JP2013187419A - Photoelectric conversion element and solar cell module - Google Patents

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栄一 中村
Isato Tsuji
勇人 辻
Hideyuki Tanaka
秀幸 田中
Toshisuke Furukawa
俊輔 古川
Yoshiharu Sato
佳晴 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a solar cell having higher conversion efficiency by providing a new photoelectric conversion element material.SOLUTION: A photoelectric conversion element includes a pair of electrodes (102, 106) and an active layer (104) existing between the electrodes and also includes a layer containing a benzodipyrrole compound represented by general formula (I) between the active layer (104) and one of the electrodes (102, 106).

Description

本発明は、光電変換素子及び太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a solar cell module.

近年、有機材料を用いた光電変換素子を含む太陽電池の開発が行われている。このような光電変換素子は、より少ないエネルギーで製造することが可能であり、かつ大面積化が比較的容易である。   In recent years, solar cells including photoelectric conversion elements using organic materials have been developed. Such a photoelectric conversion element can be manufactured with less energy and can be relatively easily increased in area.

光電変換素子は通常、光吸収が行われる活性層と電極とを有するが、活性層で生成したキャリアを電極まで効率よく輸送し、光電変換効率を向上させるために、電極と活性層との間にバッファ層を設ける技術が知られている。例えば非特許文献1には、バッファ層の材料として導電性高分子であるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)を使う例が記載されている。また、非特許文献2には、バッファ層の材料として三酸化モリブデンを使う例が記載されている。   A photoelectric conversion element usually has an active layer and an electrode where light absorption is performed. In order to efficiently transport carriers generated in the active layer to the electrode and improve photoelectric conversion efficiency, the photoelectric conversion element is provided between the electrode and the active layer. A technique for providing a buffer layer on the substrate is known. For example, Non-Patent Document 1 describes an example in which poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS), which is a conductive polymer, is used as a material for the buffer layer. . Non-Patent Document 2 describes an example in which molybdenum trioxide is used as the material of the buffer layer.

S.E.Shaheen et al. Appl.Phys.Lett.78,841−843,2001.S. E. Shaheen et al. Appl. Phys. Lett. 78, 841-843, 2001. V.Shrotriya et al. Appl.Phys.Lett.88,073508,2006.V. Shrotria et al. Appl. Phys. Lett. 88, 073508, 2006.

光電変換素子のさらなる高効率化のために、さらなる光電変換素子材料が求められている。例えば、バッファ層をできるだけ均一かつ透明にすることにより変換効率が向上しうるが、PEDOT:PSSには粒子分散型塗布液を用いて形成するために均一性に問題があり、また短波長の可視光を吸収するという課題があった。また、三酸化モリブデンにも変換効率が膜厚に大きく依存するという課題があった。   In order to further increase the efficiency of photoelectric conversion elements, further photoelectric conversion element materials are required. For example, the conversion efficiency can be improved by making the buffer layer as uniform and transparent as possible. However, PEDOT: PSS has a problem in uniformity because it is formed using a particle-dispersed coating solution, and has a short wavelength visible. There was a problem of absorbing light. Also, molybdenum trioxide has a problem that the conversion efficiency greatly depends on the film thickness.

本発明は、新たな光電変換素子材料を提供し、より高い変換効率を持つ太陽電池を実現することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a new photoelectric conversion element material and to realize a solar cell having higher conversion efficiency.

本発明者が鋭意検討した結果、ベンゾジピロール骨格を有する化合物が光電変換素子材料として利用可能であり、ベンゾジピロール骨格を有する化合物を含有する層を電極と活性層との間に設けることにより光電変換素子の変換効率が向上することを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。   As a result of intensive studies by the present inventors, a compound having a benzodipyrrole skeleton can be used as a photoelectric conversion element material, and by providing a layer containing a compound having a benzodipyrrole skeleton between an electrode and an active layer The inventors have found that the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is improved, and have reached the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.

[1]一対の電極と、該電極間に存在する活性層とを有する光電変換素子であって、
前記活性層と前記電極の一方との間に、下記一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有する層を有することを特徴とする光電変換素子。

Figure 2013187419
(式(I)中、XとXとの一方は置換基Rを有する窒素原子であり、他方は置換基Arを有する炭素原子であり、R〜Rはそれぞれ独立に1価の有機基を表し、Ar〜Arはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族基を表す。)
[2]前記ベンゾジピロール化合物を含有する層は、前記電極の一方である陽極と前記活性層との間に設けられていることを特徴とする、[1]に記載の光電変換素子。
[3]前記ベンゾジピロール化合物を含有する層がさらに電子受容性化合物を含有することを特徴とする、[2]に記載の光電変換素子。
[4]前記電子受容性化合物の電子親和力が4eV以上7eV以下であることを特徴とする、[3]に記載の光電変換素子。
[5]太陽電池であることを特徴とする、[1]から[4]のいずれかに記載の光電変換素子。
[6][5]に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする、太陽電池モジュール。 [1] A photoelectric conversion element having a pair of electrodes and an active layer present between the electrodes,
A photoelectric conversion element comprising a layer containing a benzodipyrrole compound represented by the following general formula (I) between the active layer and one of the electrodes.
Figure 2013187419
(In formula (I), one of X 1 and X 2 is a nitrogen atom having substituent R 2 , the other is a carbon atom having substituent Ar 3 , and R 1 to R 4 are each independently 1. A valent organic group, and Ar 1 to Ar 4 each independently represents an aromatic group which may have a substituent.)
[2] The photoelectric conversion element according to [1], wherein the layer containing the benzodipyrrole compound is provided between an anode which is one of the electrodes and the active layer.
[3] The photoelectric conversion element according to [2], wherein the layer containing the benzodipyrrole compound further contains an electron accepting compound.
[4] The photoelectric conversion element according to [3], wherein the electron accepting compound has an electron affinity of 4 eV or more and 7 eV or less.
[5] The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [4], which is a solar cell.
[6] A solar cell module comprising the photoelectric conversion element according to [5].

新たな光電変換素子材料を提供し、より高い変換効率を持つ太陽電池を実現することができる。   A new photoelectric conversion element material can be provided, and a solar cell with higher conversion efficiency can be realized.

第1の実施形態に係る光電変換素子の模式断面図である。It is a schematic cross section of the photoelectric conversion element which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る光電変換素子の模式断面図である。It is a schematic cross section of the photoelectric conversion element which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る光電変換素子の模式断面図である。It is a schematic cross section of the photoelectric conversion element which concerns on 3rd Embodiment. 本発明に係る一実施形態としての太陽電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of the solar cell as one embodiment concerning the present invention. 本発明に係る一実施形態としての太陽電池モジュールの模式断面図である。It is a schematic cross section of the solar cell module as one embodiment concerning the present invention.

以下に、本発明の各実施形態に係る光電変換素子について図面を参照して詳細に説明する。以下で説明される実施形態は、本発明の実施形態例(代表例)にすぎず、以下の実施形態に本発明が限定されるわけではない。   Hereinafter, the photoelectric conversion element according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are merely exemplary embodiments (representative examples) of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

<1.光電変換素子>
本発明に係る光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に存在する活性層とを有し、前記活性層と少なくとも一方の前記電極との間に、後述する一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有する層を有する。前記ベンゾジピロール化合物を含有する層がバッファ層であるのが好ましく、陽極バッファ層であるのがより好ましい。以下に、本発明に係る光電変換素子のいくつかの実施形態について説明する。
<1. Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element according to the present invention has a pair of electrodes and an active layer existing between the electrodes, and is represented by a general formula (I) described later between the active layer and at least one of the electrodes. A layer containing a benzodipyrrole compound. The layer containing the benzodipyrrole compound is preferably a buffer layer, and more preferably an anode buffer layer. Several embodiments of the photoelectric conversion element according to the present invention will be described below.

本発明の第1〜第3の実施形態に係る光電変換素子は、図1〜3に示すように、基板101、電極102、バッファ層103、活性層104、バッファ層105、及び電極106を有する。第1の実施形態に係る光電変換素子の活性層104は、活性層(i−層)104cを有する。第2の実施形態に係る光電変換素子の活性層104は、活性層(p−層)104a及び活性層(n−層)104bを有する。また、第3の実施形態に係る光電変換素子の活性層104は、活性層(p−層)104a、活性層(i−層)104c、及び活性層(n−層)104bを有する。   The photoelectric conversion elements according to the first to third embodiments of the present invention include a substrate 101, an electrode 102, a buffer layer 103, an active layer 104, a buffer layer 105, and an electrode 106, as shown in FIGS. . The active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the first embodiment includes an active layer (i-layer) 104c. The active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the second embodiment includes an active layer (p-layer) 104a and an active layer (n-layer) 104b. The active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the third embodiment includes an active layer (p-layer) 104a, an active layer (i-layer) 104c, and an active layer (n-layer) 104b.

本発明の別の実施形態に係る光電変換素子は、基板101が電極102側ではなく電極106側に配置されている。すなわち、別の実施形態に係る光電変換素子は、電極102、バッファ層103、活性層104、バッファ層105、電極106、及び基板101が積層された構造を有する。   In the photoelectric conversion element according to another embodiment of the present invention, the substrate 101 is disposed on the electrode 106 side instead of the electrode 102 side. That is, the photoelectric conversion element according to another embodiment has a structure in which the electrode 102, the buffer layer 103, the active layer 104, the buffer layer 105, the electrode 106, and the substrate 101 are stacked.

本発明のさらなる実施形態に係る光電変換素子は、電極102、活性層104、電極106、及びバッファ層103とバッファ層105との少なくとも一方を有する。ここで、本発明の別の実施形態に係る光電変換素子が有するバッファ層103とバッファ層105との少なくとも一方は、一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有する層である。このように、本発明に係る光電変換素子は、基板101を有さなくてもよいし、バッファ層103とバッファ層105との一方を有さなくてもよい。また、光電変換素子の受光面は、電極102側であってもよいし、電極106側であってもよい。   The photoelectric conversion element according to a further embodiment of the present invention includes the electrode 102, the active layer 104, the electrode 106, and at least one of the buffer layer 103 and the buffer layer 105. Here, at least one of the buffer layer 103 and the buffer layer 105 included in the photoelectric conversion element according to another embodiment of the present invention is a layer containing a benzodipyrrole compound represented by the general formula (I). As described above, the photoelectric conversion element according to the present invention may not include the substrate 101, and may not include one of the buffer layer 103 and the buffer layer 105. Further, the light receiving surface of the photoelectric conversion element may be on the electrode 102 side or on the electrode 106 side.

以下で、上述の各層について詳しく説明する。   Hereinafter, each of the above-described layers will be described in detail.

<1.1 基板(101)>
基板101は光電変換素子の支持体となるものである。基板101の材料は特に限定されないが、基板101が光電変換素子の受光面側である場合には、基板101として透光性の高い材料を用いることが好ましい。基板101としては、有色のものを用いることも無色のものを用いることもできる。基板101の具体的な例としては、石英若しくはガラスの板、プラスチックフィルム若しくはシート等が用いられる。特に、基板101としてガラス板を用いることは強度の点で好ましい。また、基板101としてポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、又はポリスルホン等の透明な合成樹脂基板を用いることは、軽量性の点で好ましい。基板101は、複数の層からなる多層構造を有していてもよい。
<1.1 Substrate (101)>
The substrate 101 serves as a support for the photoelectric conversion element. There is no particular limitation on the material of the substrate 101, but when the substrate 101 is on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion element, it is preferable to use a highly light-transmitting material for the substrate 101. As the substrate 101, a colored one or a colorless one can be used. As a specific example of the substrate 101, a quartz or glass plate, a plastic film, a sheet, or the like is used. In particular, the use of a glass plate as the substrate 101 is preferable in terms of strength. In addition, it is preferable in terms of lightness to use a transparent synthetic resin substrate such as polyester, polymethacrylate, polycarbonate, or polysulfone as the substrate 101. The substrate 101 may have a multilayer structure including a plurality of layers.

基板101は高いバリア性を有することが好ましい。ここでバリア性とは、酸素又は水蒸気等の気体を遮断する能力のことを指す。基板101のガスバリア性が低いと、基板101を透過してくる気体により光電変換素子が劣化することがある。基板101として合成樹脂基板を用いる場合、例えば、合成樹脂基板の片面又は両面に緻密なシリコン酸化膜等を設けることによって、基板101のガスバリア性を高めることができる。   The substrate 101 preferably has a high barrier property. Here, the barrier property refers to the ability to block a gas such as oxygen or water vapor. When the gas barrier property of the substrate 101 is low, the photoelectric conversion element may be deteriorated by a gas passing through the substrate 101. When a synthetic resin substrate is used as the substrate 101, for example, by providing a dense silicon oxide film or the like on one surface or both surfaces of the synthetic resin substrate, the gas barrier property of the substrate 101 can be improved.

<1.2 電極(102,106)>
電極102,106は、光電変換素子で発生した電気を外部から取り出すための端子である。電極102,106のうち一方は陽極(正孔を捕集する電極、アノード)であり、他方は陰極(電子を捕集する電極、カソード)である。以下では、電極102が陽極であり、電極106が陰極であるものとして説明する。もっとも、電極102が陰極であり、電極106が陽極であってもよい。光電変換素子の受光面側に位置する電極は透光性を有することが好ましい。
<1.2 Electrodes (102, 106)>
The electrodes 102 and 106 are terminals for taking out electricity generated by the photoelectric conversion element from the outside. One of the electrodes 102 and 106 is an anode (an electrode for collecting holes, an anode), and the other is a cathode (an electrode for collecting electrons, a cathode). In the following description, it is assumed that the electrode 102 is an anode and the electrode 106 is a cathode. However, the electrode 102 may be a cathode and the electrode 106 may be an anode. It is preferable that the electrode located in the light-receiving surface side of a photoelectric conversion element has translucency.

[1.2.1 陽極(102)]
陽極102は、活性層104で生成した光キャリアである正孔を捕集する。陽極102の材料は特に限定されないが、例えば、インジウム・スズ酸化物又はインジウム亜鉛酸化物等の金属酸化物等により構成することができる。陽極102は、例えば、スピンコート法等の塗布法、スパッタリング法、又は真空蒸着法等により形成することができる。
[1.2.1 Anode (102)]
The anode 102 collects holes that are photocarriers generated in the active layer 104. The material of the anode 102 is not particularly limited, and may be composed of, for example, a metal oxide such as indium tin oxide or indium zinc oxide. The anode 102 can be formed by, for example, a coating method such as a spin coating method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like.

陽極102が光電変換素子の受光面側に位置する場合、光電変換効率を向上させる観点から、陽極102の可視光(波長360〜830nmの光)の透過率は60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。陽極102の厚みは特に限定されないが、強度の観点から10nm以上であることが好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。一方で、軽量性の観点から、1000nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがさらに好ましい。陽極102は有色であっても無色であってもよい。   When the anode 102 is located on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element, from the viewpoint of improving the photoelectric conversion efficiency, the transmittance of visible light (light having a wavelength of 360 to 830 nm) of the anode 102 is preferably 60% or more, More preferably, it is 80% or more. The thickness of the anode 102 is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more, and more preferably 50 nm or more from the viewpoint of strength. On the other hand, from the viewpoint of lightness, it is preferably 1000 nm or less, and more preferably 300 nm or less. The anode 102 may be colored or colorless.

[1.2.2 陰極(106)]
陰極106は、活性層104で生成した光キャリアである電子を捕集する。陰極106の材料は特に限定されないが、例えば、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、若しくは銀等の金属若しくは合金、又はインジウム・スズ酸化物若しくはインジウム亜鉛酸化物等の透明酸化物半導体を用いることが、活性層104において電荷分離によって生じた電子を効率的に受け取ることができるために好ましい。陰極106は、例えば、スピンコート法等の塗布法、スパッタリング法、又は真空蒸着法等により形成することができる。
[1.2.2 Cathode (106)]
The cathode 106 collects electrons that are photocarriers generated in the active layer 104. The material of the cathode 106 is not particularly limited. For example, a metal or alloy such as magnesium, indium, calcium, aluminum, or silver, or a transparent oxide semiconductor such as indium tin oxide or indium zinc oxide is used. This is preferable because electrons generated by charge separation in the active layer 104 can be efficiently received. The cathode 106 can be formed by, for example, a coating method such as a spin coating method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like.

陰極106が光電変換素子の受光面側に位置する場合、光電変換効率を向上させる観点から、陰極106の可視光(波長360〜830nmの光)の透過率は60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。陰極106の厚みは特に限定されないが、強度の観点から10nm以上であることが好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。一方で、軽量性の観点から、1000nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがさらに好ましい。陰極106は有色であっても無色であってもよい。   When the cathode 106 is located on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element, from the viewpoint of improving the photoelectric conversion efficiency, the transmittance of visible light (light having a wavelength of 360 to 830 nm) of the cathode 106 is preferably 60% or more, More preferably, it is 80% or more. The thickness of the cathode 106 is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more, and more preferably 50 nm or more from the viewpoint of strength. On the other hand, from the viewpoint of lightness, it is preferably 1000 nm or less, and more preferably 300 nm or less. The cathode 106 may be colored or colorless.

<1.3 バッファ層(103,105)>
バッファ層103,105は、活性層104において電荷分離によって生じたキャリア(電子又は正孔)を、電極102,106へと効率的に輸送するためのものである。本明細書においては、正孔を陽極へと輸送するバッファ層を陽極バッファ層と呼ぶ。また、電子を陰極へと輸送するバッファ層を陰極バッファ層と呼ぶ。通常、陽極バッファ層は活性層と陽極とに接しており、陰極バッファ層は活性層と陰極とに接している。
<1.3 Buffer layer (103, 105)>
The buffer layers 103 and 105 are for efficiently transporting carriers (electrons or holes) generated by charge separation in the active layer 104 to the electrodes 102 and 106. In this specification, the buffer layer that transports holes to the anode is referred to as an anode buffer layer. A buffer layer that transports electrons to the cathode is called a cathode buffer layer. Usually, the anode buffer layer is in contact with the active layer and the anode, and the cathode buffer layer is in contact with the active layer and the cathode.

このようにバッファ層は、活性層104と、電極の一方(102又は106)の間に配置されている。本発明の一実施形態において、活性層104と、電極の一方(102又は106)の間に配置されたバッファ層は、後述する一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有している。上述のように、本発明の実施形態に係る光電変換素子はバッファ層103とバッファ層105とのうちの少なくとも一方を有するが、以下では、光電変換素子が双方のバッファ層を有するものとして説明する。   Thus, the buffer layer is disposed between the active layer 104 and one of the electrodes (102 or 106). In one embodiment of the present invention, the buffer layer disposed between the active layer 104 and one of the electrodes (102 or 106) contains a benzodipyrrole compound represented by the following general formula (I). Yes. As described above, the photoelectric conversion element according to the embodiment of the present invention has at least one of the buffer layer 103 and the buffer layer 105. Hereinafter, the photoelectric conversion element will be described as having both buffer layers. .

以下で、陽極バッファ層及び陰極バッファ層についてより詳しく説明する。以下では、電極102が陽極であり、電極106が陰極であるものとして説明する。すなわちこの場合、バッファ層103は陽極バッファ層であり、バッファ層105は陰極バッファ層である。また、後述する一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物は陽極バッファ層材料として好適であり、以下では陽極バッファ層103がベンゾジピロール化合物を含有するものとして説明する。   Hereinafter, the anode buffer layer and the cathode buffer layer will be described in more detail. In the following description, it is assumed that the electrode 102 is an anode and the electrode 106 is a cathode. That is, in this case, the buffer layer 103 is an anode buffer layer, and the buffer layer 105 is a cathode buffer layer. Moreover, the benzodipyrrole compound represented by general formula (I) mentioned later is suitable as an anode buffer layer material, and it demonstrates below that the anode buffer layer 103 contains a benzodipyrrole compound.

[1.3.1 陽極バッファ層(103)]
陽極バッファ層103は、下記一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有する。以下、一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物のことを本発明のベンゾジピロール化合物と呼ぶ。

Figure 2013187419
[1.3.1 Anode buffer layer (103)]
The anode buffer layer 103 contains a benzodipyrrole compound represented by the following general formula (I). Hereinafter, the benzodipyrrole compound represented by the general formula (I) is referred to as a benzodipyrrole compound of the present invention.
Figure 2013187419

式(I)において、XとXとの一方は置換基Rを有する窒素原子であり、他方は置換基Arを有する炭素原子である。式(I)において、破線で示されている2つの結合は、一方が単結合であり他方が二重結合であることを表す。より具体的には、置換基Rを有する窒素原子と置換基Arを有する炭素原子との間の結合は単結合であり、置換基Arを有する炭素原子と置換基Arを有する炭素原子との間の結合は二重結合である。 In formula (I), one of X 1 and X 2 is a nitrogen atom having a substituent R 2 , and the other is a carbon atom having a substituent Ar 3 . In formula (I), two bonds indicated by broken lines represent that one is a single bond and the other is a double bond. More specifically, the bond between the nitrogen atom having the substituent R 2 and the carbon atom having the substituent Ar 4 is a single bond, and the carbon atom having the substituent Ar 3 and the carbon having the substituent Ar 4 The bond between the atoms is a double bond.

本発明のベンゾジピロール化合物の分子量は、本発明に係る光電変換素子の電極と活性層との間に層を形成できれば特に制約はなく、通常460以上、好ましくは500以上、より好ましくは600以上であって、通常5000以下、好ましくは4000以下、より好ましくは3000以下である。層の形成を蒸着で行う場合には2000以下が好ましい。   The molecular weight of the benzodipyrrole compound of the present invention is not particularly limited as long as a layer can be formed between the electrode and the active layer of the photoelectric conversion device according to the present invention, and is usually 460 or more, preferably 500 or more, more preferably 600 or more. In general, it is 5000 or less, preferably 4000 or less, more preferably 3000 or less. When the layer is formed by vapor deposition, 2000 or less is preferable.

式(I)において、R及びRはそれぞれ独立に1価の有機基を表す。1価の有機基の例としては、水素原子;フッ素原子若しくは塩素原子等のハロゲン原子;メチル基若しくはエチル基等の炭素数1〜30のアルキル基;末端にスルホン酸若しくはスルホン酸塩基を有する炭素数1〜30のアルキル基;末端にリン酸基若しくはリン酸塩基を有する炭素数1〜30のアルキル基;末端にアルキルアンモニウム基を有する炭素数1〜30のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等のアルケニル基;アシル基;メトキシ基若しくはエトキシ基等の炭素数1〜30のアルコキシ基;メトキシカルボニル基若しくはエトキシカルボニル基等の炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;ベンジルオキシ基等のアリールアルキルオキシ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;フェニル基若しくはナフチル基等の芳香族炭化水素環基;チエニル基若しくはピリジル基等の芳香族複素環基;等が挙げられる。 In the formula (I), R 1 and R 2 each independently represents a monovalent organic group. Examples of monovalent organic groups include a hydrogen atom; a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom; an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group; a carbon having a sulfonic acid or a sulfonate group at the terminal. An alkyl group having 1 to 30 carbon atoms; an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms having a phosphate group or a phosphate group at a terminal; an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms having an alkyl ammonium group at a terminal; an aralkyl group such as a benzyl group; An alkenyl group such as a vinyl group; an acyl group; an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms such as a methoxy group or an ethoxy group; an alkoxycarbonyl group having 1 to 30 carbon atoms such as a methoxycarbonyl group or an ethoxycarbonyl group; a phenoxy group; Aryloxy group; arylalkyloxy group such as benzyloxy group; α such as trifluoromethyl group Haloalkyl group, a hydroxyl group, aromatic such as thienyl group or a pyridyl group the heterocyclic group; an aromatic hydrocarbon ring group such as a phenyl group or a naphthyl group.

及びRによりベンゾジピロール化合物の酸化電位を調整することができる。酸化電位を低くするためには電子供与性基を、酸化電位を高くするためには電子受容性基を選択すればよい。また、R及びRとして対応する溶媒に親和性のあるものを選択することにより、ベンゾジピロール化合物の溶解性を向上できる。 The oxidation potential of the benzodipyrrole compound can be adjusted by R 1 and R 2 . An electron donating group may be selected to lower the oxidation potential, and an electron accepting group may be selected to increase the oxidation potential. Further, by selecting those in the corresponding solvent as R 1 and R 2 is compatible, it can improve the solubility of benzodioxanyl pyrrole compounds.

以上例示した1価の有機基は、さらなる置換基を有していてもよい。さらなる置換基としては、水酸基;フッ素原子若しくは塩素原子等のハロゲン原子;メチル基若しくはエチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシカルボニル基若しくはエトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基若しくはエトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;ベンジルオキシ基等のアリールアルキルオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジベンジルアミノ基、若しくはジフェネチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジフェニルアミノ基若しくはカルバゾリル基等のジアリールアミノ基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基;ニトロ基;メチレンジオキシ基若しくはエチレンジオキシ等の炭素数1〜3のアルキレンジオキシ基;等が挙げられる。   The monovalent organic groups exemplified above may have a further substituent. Further substituents include: hydroxyl group; halogen atom such as fluorine atom or chlorine atom; alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as methyl group or ethyl group; alkenyl group such as vinyl group; methoxycarbonyl group or ethoxycarbonyl group An alkoxycarbonyl group having 1 to 6 carbon atoms; an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group or an ethoxy group; an aryloxy group such as a phenoxy group; an arylalkyloxy group such as a benzyloxy group; a dimethylamino group, a diethylamino group Dialkylamino groups such as diisopropylamino group, dibenzylamino group or diphenethylamino group; diarylamino groups such as diphenylamino group or carbazolyl group; acyl groups such as acetyl group; haloalkyl groups such as trifluoromethyl group; Group; nitro group; Chirenjiokishi group or alkylenedioxy group having 1 to 3 carbon atoms ethylenedioxy and the like; and the like.

なかでもR及びRは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルコキシ基、又は置換基を有していてもよい芳香族基であることが好ましい。これらの基が有していてもよい置換基としては、1価の有機基が有するさらなる置換基として上述したものが挙げられる。 Among these, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or an optionally substituted carbon atom having 1 to 1 carbon atoms. It is preferable that it is an aromatic group which may have 30 alkoxy groups or a substituent. Examples of the substituent that these groups may have include those described above as further substituents that the monovalent organic group has.

炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であってもよいし、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。また、直鎖状の炭化水素基であってもよいし、分岐鎖状の炭化水素基であってもよい。炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数2〜30のアルキニル基、又は炭素数4〜30のアルカジエニル基等が挙げられる。   The C1-C30 aliphatic hydrocarbon group may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group. Further, it may be a linear hydrocarbon group or a branched hydrocarbon group. Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, and an alkadienyl group having 4 to 30 carbon atoms. Etc.

炭素数1〜30のアルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜6のアルキル基であることがさらに好ましい。アルキル基の例としては、制限するわけではないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、又はドデカニル基等を挙げることができる。   The alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, or dodecanyl. Etc.

炭素数2〜30のアルケニル基としては、炭素数2〜10のアルケニル基であることが好ましく、炭素数2〜6のアルケニル基であることがさらに好ましい。アルケニル基の例としては、制限するわけではないが、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチルアリル基、又は2−ブテニル等を挙げることができる。   The alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms is preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. Examples of alkenyl groups include, but are not limited to, vinyl, allyl, propenyl, isopropenyl, 2-methyl-1-propenyl, 2-methylallyl, or 2-butenyl. it can.

炭素数2〜30のアルキニル基としては、炭素数2〜10のアルキニル基であることが好ましく、炭素数2〜6のアルキニル基であることがさらに好ましい。アルキニル基の例としては、制限するわけではないが、エチニル基、プロピニル基、又はブチニル基等を挙げることができる。   The alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms is preferably an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms. Examples of the alkynyl group include, but are not limited to, an ethynyl group, a propynyl group, or a butynyl group.

炭素数4〜30のアルカジエニル基は、炭素数4〜10のアルカジエニル基であることが好ましく、炭素数4〜6のアルカジエニル基であることがさらに好ましい。アルカジエニル基の例としては、制限するわけではないが、1,3−ブタジエニル基等を挙げることができる。   The alkadienyl group having 4 to 30 carbon atoms is preferably an alkadienyl group having 4 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkadienyl group having 4 to 6 carbon atoms. Examples of alkadienyl groups include, but are not limited to, 1,3-butadienyl groups.

炭素数1〜30のアルコキシ基としては、炭素数1〜10のアルコキシ基であることが好ましく、炭素数1〜6のアルコキシ基であることがさらに好ましい。アルコキシ基の例としては、制限するわけではないが、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、又はペンチルオキシ基等が挙げられる。   The alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include, but are not limited to, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, or a pentyloxy group.

芳香族基としては、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基が挙げられる。   Examples of the aromatic group include an aromatic hydrocarbon group and an aromatic heterocyclic group.

芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜30のものが好ましく、炭素数6〜20のものがより好ましい。芳香族炭化水素基の例としては、フェニル基等の単環芳香族炭化水素基;2−ビフェニリル基、3−ビフェニリル基、若しくは4−ビフェニリル基等の環連結芳香族炭化水素素基;ナフチル基(1−ナフチル基若しくは2−ナフチル基)、アントリル基(2−アントリル基若しくは9−アントリル基等)、又はフルオレニル基等の芳香族縮合環基;等が挙げられる。   As an aromatic hydrocarbon group, a C6-C30 thing is preferable and a C6-C20 thing is more preferable. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a monocyclic aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group; a ring-linked aromatic hydrocarbon group such as a 2-biphenylyl group, a 3-biphenylyl group, or a 4-biphenylyl group; a naphthyl group. (1-naphthyl group or 2-naphthyl group), an anthryl group (such as a 2-anthryl group or a 9-anthryl group), or an aromatic condensed ring group such as a fluorenyl group;

芳香族複素環基としては、単環芳香族複素環基、環連結芳香族複素環基、及び縮合芳香族複素環基が挙げられる。   Examples of the aromatic heterocyclic group include a monocyclic aromatic heterocyclic group, a ring-linked aromatic heterocyclic group, and a condensed aromatic heterocyclic group.

単環芳香族複素環基としては、炭素数2〜30のものが好ましく、炭素数2〜20のものがより好ましい。単環芳香族複素環基の好ましい例としては、炭素原子以外に1〜4個のヘテロ原子を環を構成する原子として有する、5〜14員環、さらに好ましくは5〜10員環、より好ましくは5又は6員環の単環芳香族複素環基が挙げられる。ヘテロ原子の例としては、例えば窒素原子、硫黄原子及び酸素原子が挙げられ、単環芳香族複素環基は環を構成する原子として1種又は2種のヘテロ原子を含むことが好ましい。   As a monocyclic aromatic heterocyclic group, a C2-C30 thing is preferable and a C2-C20 thing is more preferable. Preferred examples of the monocyclic aromatic heterocyclic group include 5 to 14 membered rings, more preferably 5 to 10 membered rings, more preferably 1 to 4 heteroatoms as atoms constituting the ring, in addition to carbon atoms. Includes a 5- or 6-membered monocyclic aromatic heterocyclic group. Examples of the hetero atom include a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom, and the monocyclic aromatic heterocyclic group preferably contains one or two hetero atoms as atoms constituting the ring.

単環芳香族複素環基の具体的な例としては、チエニル基(2−チエニル基若しくは3−チエニル基)、フリル基(2−フリル基若しくは3−フリル基)、ピリジル基(2−ピリジル基、3−ピリジル基、若しくは4−ピリジル基)、チアゾリル基(2−チアゾリル基、4−チアゾリル基、若しくは5−チアゾリル基)、オキサゾリル基(2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、若しくは5−オキサゾリル基)、ピラジニル基、ピリミジニル基(2−ピリミジニル基、4−ピリミジニル基、若しくは5−ピリミジニル基)、ピロリル基(1−ピロリル基、2−ピロリル基、若しくは3−ピロリル基)、イミダゾリル基(1−イミダゾリル基、2−イミダゾリル基、4−イミダゾリル基、若しくは5−イミダゾリル基)、ピラゾリル基(1−ピラゾリル基、3−ピラゾリル基、若しくは4−ピラゾリル基)、ピリダジニル基(3−ピリダジニル基若しくは4−ピリダジニル基)、イソチアゾリル基(3−イソチアゾリル基等)、イソオキサゾリル基(3−イソオキサゾリル基等)、イミダゾリル基、等が挙げられる。   Specific examples of the monocyclic aromatic heterocyclic group include thienyl group (2-thienyl group or 3-thienyl group), furyl group (2-furyl group or 3-furyl group), pyridyl group (2-pyridyl group). , 3-pyridyl group, or 4-pyridyl group), thiazolyl group (2-thiazolyl group, 4-thiazolyl group, or 5-thiazolyl group), oxazolyl group (2-oxazolyl group, 4-oxazolyl group, or 5-oxazolyl group) Group), pyrazinyl group, pyrimidinyl group (2-pyrimidinyl group, 4-pyrimidinyl group or 5-pyrimidinyl group), pyrrolyl group (1-pyrrolyl group, 2-pyrrolyl group or 3-pyrrolyl group), imidazolyl group (1 -Imidazolyl group, 2-imidazolyl group, 4-imidazolyl group, or 5-imidazolyl group), pyrazolyl group (1- Lazolyl group, 3-pyrazolyl group or 4-pyrazolyl group), pyridazinyl group (3-pyridazinyl group or 4-pyridazinyl group), isothiazolyl group (3-isothiazolyl group etc.), isoxazolyl group (3-isoxazolyl group etc.), imidazolyl Group, and the like.

縮合芳香族複素環基としては、炭素数4〜30のものが好ましく、炭素数4〜20のものがより好ましい。縮合芳香族複素環基の好ましい例としては、炭素原子以外に1〜4個のヘテロ原子を環を構成する原子として有する、8〜20員環、さらに好ましくは9〜14員環の、2環又は3環式の芳香族複素環基が挙げられる。縮合芳香族複素環基の別の好ましい例としては、炭素原子以外に1〜4個のヘテロ原子を含む5〜14員(好ましくは5〜10員)の7〜10員芳香族複素架橋環から任意の1個の水素原子を除いてできる1価の基が用いられる。ヘテロ原子の例としては、例えば窒素原子、硫黄原子及び酸素原子が挙げられ、縮合芳香族複素環基は環を構成する原子として1種又は2種のヘテロ原子を含むことが好ましい。   As a condensed aromatic heterocyclic group, a C4-C30 thing is preferable and a C4-C20 thing is more preferable. Preferable examples of the fused aromatic heterocyclic group include an 8- to 20-membered ring, more preferably a 9- to 14-membered 2-ring having 1 to 4 heteroatoms as atoms constituting the ring in addition to the carbon atom. Or a tricyclic aromatic heterocyclic group is mentioned. Another preferred example of the fused aromatic heterocyclic group is from a 5- to 14-membered (preferably 5 to 10-membered) 7 to 10-membered aromatic heterocyclic bridge containing 1 to 4 hetero atoms in addition to the carbon atom. A monovalent group formed by removing any one hydrogen atom is used. Examples of the hetero atom include a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom. The condensed aromatic heterocyclic group preferably contains one or two hetero atoms as atoms constituting the ring.

縮合芳香族複素環基の具体的な例としては、キノリル基(2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、若しくは8−キノリル基等)、イソキノリル基(1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、若しくは5−イソキノリル基等)、インドリル基(1−インドリル基、2−インドリル基、若しくは3−インドリル基等)、2−ベンゾチアゾリル基、ベンゾ[b]チエニル基(2−ベンゾ[b]チエニル基若しくは3−ベンゾ[b]チエニル基等)、ベンゾ[b]フラニル基(2−ベンゾ[b]フラニル基若しくは3−ベンゾ[b]フラニル基等)等が挙げられる。   Specific examples of the condensed aromatic heterocyclic group include a quinolyl group (such as a 2-quinolyl group, a 3-quinolyl group, a 4-quinolyl group, a 5-quinolyl group, or an 8-quinolyl group), an isoquinolyl group (1- Isoquinolyl group, 3-isoquinolyl group, 4-isoquinolyl group, or 5-isoquinolyl group), indolyl group (1-indolyl group, 2-indolyl group, 3-indolyl group, etc.), 2-benzothiazolyl group, benzo [b ] Thienyl group (such as 2-benzo [b] thienyl group or 3-benzo [b] thienyl group), benzo [b] furanyl group (such as 2-benzo [b] furanyl group or 3-benzo [b] furanyl group) Etc.

環連結芳香族複素環基としては、炭素数4〜30のものが好ましく、炭素数4〜20のものがより好ましい。環連結芳香族複素環基の例としては、上述した単環芳香族複素環基、縮合芳香族複素環基、及び芳香族炭化水素基のうちの少なくとも1つが互いに結合したものが挙げられる。   As a ring connection aromatic heterocyclic group, a C4-C30 thing is preferable and a C4-C20 thing is more preferable. Examples of the ring-linked aromatic heterocyclic group include those in which at least one of the above-described monocyclic aromatic heterocyclic group, condensed aromatic heterocyclic group, and aromatic hydrocarbon group is bonded to each other.

及びRのより好ましい例としては、置換基を有していてもよい炭素数2〜20の芳香族基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基が挙げられる。 More preferable examples of R 1 and R 2 include an optionally substituted aromatic group having 2 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Can be mentioned.

置換基を有していてもよい炭素数2〜20の芳香族基としてより好ましくは、ハロゲン原子を置換基として有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である。R及びRが芳香族基であることは、ベンゾジピロール化合物の活性層との相互作用が向上しうる点で好ましい。 The aromatic group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent is more preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a halogen atom as a substituent. It is preferable that R 1 and R 2 are aromatic groups in that the interaction of the benzodipyrrole compound with the active layer can be improved.

置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基としてより好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルキル基である。R及びRがアルキル基であることは、キャリアの輸送性能が向上しうる点で好ましい。置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基としてさらに好ましくは、末端に置換基を有する炭素数2〜12のアルキル基であり、より好ましくは、末端に置換基を有する炭素数2〜12の直鎖のアルキル基である。末端の置換基として好ましくは酸性置換基若しくはその塩、又は4級アンモニウム基のような、イオン性の置換基であり、酸性置換基としては具体的には、スルホン酸基(スルホ基)及びスルフィン酸基(スルフィノ基)を含む硫黄酸基;(狭義の)リン酸基、リン酸エステル基、亜リン酸基、及び亜リン酸エステル基を含むリン酸基;カルボキシル基;等が挙げられる。酸性置換基の塩とは、酸性置換基が有する水素イオンを他の陽イオンで置換して得られる置換基を指し、具体的には、上述の酸性置換基の水素原子が、ナトリウム若しくはカリウムのようなアルカリ金属、又はカルシウム若しくはマグネシウムのようなアルカリ土類金属で置換されたものが挙げられる。4級アンモニウム基として好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基を3つ有するアンモニウム基が挙げられる。R及びRがアルキル基であることはキャリアの輸送性能が向上しうる点で好ましく、R及びRがイオン性の置換基を有することはさらにキャリア輸送効率が向上しうる点で好ましい。 The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent is more preferably an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms which may have a substituent. R 1 and R 2 are preferably alkyl groups in that the carrier transport performance can be improved. The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent is more preferably an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms having a substituent at the terminal, more preferably a carbon having a substituent at the terminal. It is a linear alkyl group of 2 to 12. The terminal substituent is preferably an ionic substituent such as an acidic substituent or a salt thereof, or a quaternary ammonium group. Specific examples of the acidic substituent include sulfonic acid groups (sulfo groups) and sulfines. A sulfur acid group containing an acid group (sulfino group); a phosphoric acid group (in a narrow sense), a phosphoric acid ester group, a phosphorous acid group, and a phosphoric acid group containing a phosphorous acid ester group; a carboxyl group; The salt of the acidic substituent refers to a substituent obtained by substituting the hydrogen ion of the acidic substituent with another cation. Specifically, the hydrogen atom of the acidic substituent is sodium or potassium. And those substituted with an alkaline earth metal such as calcium or magnesium. The quaternary ammonium group is preferably an ammonium group having three alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms. It is preferable that R 1 and R 2 are alkyl groups from the viewpoint of improving carrier transport performance, and it is preferable that R 1 and R 2 have an ionic substituent from the viewpoint of further improving carrier transport efficiency. .

式(I)において、R及びRはそれぞれ独立に1価の有機基を表す。1価の有機基の例としては、各々独立に、水素原子;置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基;置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルコキシ基;置換基を有していてもよい芳香族基;置換基を有していてもよいアシル基;などが挙げられる。置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;末端にスルフォン酸またはスルフォン酸塩基を有する炭素数1〜6のアルキル基;末端にリン酸基を有する炭素数1〜6のアルキル基;末端にアルキルアンモニウム塩を有する炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等のアルケニル基;などが挙げられる。置換基を有していてもよい芳香族基としては、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していてもよいチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基;などが挙げられる。前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基、カルバゾリル基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基が挙げられる。 In the formula (I), R 3 and R 4 each independently represents a monovalent organic group. Examples of the monovalent organic group are each independently a hydrogen atom; an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms; an optionally substituted carbon number 1 -30 alkoxy groups; aromatic groups optionally having substituents; acyl groups optionally having substituents; and the like. Examples of the optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group; carbon having a sulfonic acid or a sulfonate group at the terminal An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having a phosphate group at the terminal; an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having an alkyl ammonium salt at the terminal; an aralkyl group such as a benzyl group; a vinyl group and the like And the like. As the aromatic group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon ring group such as a phenyl group and a naphthyl group which may have a substituent; a thienyl group which may have a substituent, And aromatic heterocyclic groups such as pyridyl groups. Examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom; an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group; an alkenyl group such as a vinyl group; an alkoxy having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group and an ethoxy group. Groups; aryloxy groups such as phenoxy group and benzyloxy group; dialkylamino groups such as dimethylamino group and diethylamino group; diarylamino groups such as diphenylamino group; acyl groups such as carbazolyl group and acetyl group; trifluoromethyl group and the like Haloalkyl group and cyano group.

及びRは、分子間の相互作用が向上する傾向がある点で、炭素数0〜25の有機基であることが好ましく、炭素数0〜20の有機基であることがより好ましい。 R 3 and R 4 are preferably an organic group having 0 to 25 carbon atoms, and more preferably an organic group having 0 to 20 carbon atoms in that the interaction between molecules tends to be improved.

及びRが、芳香族基などのπ共役電子を有する置換基、またはアルキル基などの分子間のパッキングを制御できる置換基であると、薄膜としての非晶質性を高めることができ、薄膜形成能力を向上させることができる。 When R 3 and R 4 are substituents having a π-conjugated electron such as an aromatic group, or substituents capable of controlling packing between molecules such as an alkyl group, it is possible to increase the amorphousness of the thin film. The ability to form a thin film can be improved.

従って、R及びRのより好ましい例としては、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数2〜20の芳香族基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基が挙げられる。 Therefore, as a more preferable example of R 3 and R 4 , a hydrogen atom, an aromatic group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or 1 to 1 carbon atom which may have a substituent. There are 20 alkyl groups.

式(I)においてAr〜Arは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族基を表す。 In the formula (I), Ar 1 to Ar 4 each independently represents an aromatic group which may have a substituent.

Ar〜Arの具体的な例としては、R及びRについて置換基を有していてもよい芳香族基として例示したものが挙げられる。Ar〜Arはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基であることが好ましく、ハロゲン原子を置換基として有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であることがより好ましい。 Specific examples of Ar 1 to Ar 4 include those exemplified as the aromatic group which may have a substituent for R 1 and R 2 . Ar 1 to Ar 4 are each independently preferably an aromatic group having 5 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 6 to carbon atoms optionally having a halogen atom as a substituent. More preferably, it is 20 aromatic hydrocarbon groups.

Ar〜Arを選択することで、膜としての非晶質性を高めることに加えて、ガラス転移温度の制御による膜の耐熱性向上が期待される。非晶質性を高めるためには、パイ共役電子を有する置換基、具体的には、ベンゼン環基、ビフェニル基、ナフチル基等の芳香族基が好ましく、ガラス転移温度を上げるためには,フェナントリル基、カルバゾリル基等が好ましい。 By selecting Ar 1 to Ar 4 , in addition to increasing the amorphousness of the film, it is expected to improve the heat resistance of the film by controlling the glass transition temperature. In order to increase the amorphous property, a substituent having a pi-conjugated electron, specifically, an aromatic group such as a benzene ring group, a biphenyl group, or a naphthyl group is preferable. In order to increase the glass transition temperature, phenanthryl is preferable. Group, carbazolyl group and the like are preferable.

ベンゾジピロール化合物のより好ましい例としては、Xが置換基Rを有する窒素原子であり、Xが置換基Arを有する炭素原子であり、R〜R及びAr〜Arがそれぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基であり、R〜Rが水素原子、メチル基、又はベンゼン環基であるものが挙げられる。特に、R〜R及びAr〜Arがハロゲン原子を置換基として有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であることは好ましい。このようなベンゾジピロール化合物は、ベンゾジピロール化合物の活性層との相互作用が向上しうる点で好ましい。 As a more preferable example of the benzodipyrrole compound, X 1 is a nitrogen atom having a substituent R 2 , X 2 is a carbon atom having a substituent Ar 3 , and R 1 to R 2 and Ar 1 to Ar 4 Are each independently an aromatic group having 5 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R 3 to R 4 are a hydrogen atom, a methyl group, or a benzene ring group. In particular, R 1 to R 2 and Ar 1 to Ar 4 are preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a halogen atom as a substituent. Such a benzodipyrrole compound is preferable in that the interaction of the benzodipyrrole compound with the active layer can be improved.

ベンゾジピロール化合物の別の好ましい例としては、Xが置換基Arを有する炭素原子であり、Xが置換基Rを有する窒素原子であり、Ar〜Arがそれぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基であり、R〜Rがそれぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基であり、R〜Rが水素原子、メチル基又はベンゼン環基であるものが挙げられる。特に、R〜Rがそれぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数2〜12のアルキル基であることは好ましい。このようなベンゾジピロール化合物は、キャリアの輸送性能が向上しうる点で好ましい。 As another preferred example of the benzodipyrrole compound, X 1 is a carbon atom having a substituent Ar 3 , X 2 is a nitrogen atom having a substituent R 2 , and Ar 1 to Ar 4 are each independently substituted An aromatic group having 5 to 20 carbon atoms which may have a group, R 1 to R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R 3 to R 4 is a hydrogen atom include those a methyl group or a benzene ring group. In particular, it is preferable that R 1 to R 2 are each independently a C 2-12 alkyl group which may have a substituent. Such a benzodipyrrole compound is preferable in that the carrier transport performance can be improved.

以下に、本発明のベンゾジピロール化合物として好ましい具体例(化合物P1〜P25)を挙げるが、本発明のベンゾジピロール化合物がこれらに限定されるわけではない。また、対称性のよい分子構造を主に例示しているが、化合物P1〜P25のそれぞれの構造を組み合わせて得られる非対称な構造のベンゾジピロール化合物を用いることもできる。   Specific examples (compounds P1 to P25) preferable as the benzodipyrrole compound of the present invention are listed below, but the benzodipyrrole compound of the present invention is not limited thereto. Further, although molecular structures having good symmetry are mainly exemplified, asymmetric benzodipyrrole compounds obtained by combining the structures of the compounds P1 to P25 can also be used.

Figure 2013187419
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本発明のベンゾジピロール化合物を含有する陽極バッファ層103を含む光電変換素子は、良好な光電変換効率を示す。この理由としては、本発明のベンゾジピロール化合物が、良好な正孔移動度及び導電率を有することが考えられる。また、本発明のベンゾジピロール化合物を含有する陽極バッファ層103は、電極102との間の正孔注入障壁が比較的小さくなっているものと考えられる。また、本発明のベンゾジピロール化合物を含有するバッファ層は、均一に成膜することが容易であるという利点を有するため、膜厚をより薄くすることが可能である。   The photoelectric conversion element including the anode buffer layer 103 containing the benzodipyrrole compound of the present invention exhibits good photoelectric conversion efficiency. The reason is considered that the benzodipyrrole compound of the present invention has good hole mobility and electrical conductivity. In addition, the anode buffer layer 103 containing the benzodipyrrole compound of the present invention is considered to have a relatively small hole injection barrier with the electrode 102. In addition, since the buffer layer containing the benzodipyrrole compound of the present invention has an advantage that it can be easily formed uniformly, the film thickness can be further reduced.

(本発明のベンゾジピロール化合物の製造方法)
本発明のベンゾジピロール化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば、以下の反応式に従って合成することができる。下式の出発化合物は公知の方法に従って合成することができる。例えば、D.A.Kinsley,S.G.P.Plants.J.Chem.Soc.,1958,1−7に記載された方法によって合成できる。あるいは、下式の出発化合物は、対応するジアミノベンゼン誘導体とアルキニル化合物とのカップリング反応によって合成することができる。
(Method for producing benzodipyrrole compound of the present invention)
Although the synthesis method of the benzodipyrrole compound of this invention is not specifically limited, For example, it can synthesize | combine according to the following Reaction Formula. The following starting compounds can be synthesized according to known methods. For example, D.D. A. Kinsley, S.M. G. P. Plants. J. et al. Chem. Soc. , 1958, 1-7. Alternatively, the starting compound of the following formula can be synthesized by a coupling reaction between a corresponding diaminobenzene derivative and an alkynyl compound.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

合成操作の容易性の観点から、R=Rであることは好ましく、Ar=Arであることも好ましく、Ar=Arであることもまた好ましい。 From the viewpoint of ease of synthesis operation, R 1 = R 2 is preferable, Ar 1 = Ar 4 is also preferable, and Ar 2 = Ar 3 is also preferable.

(ドーパント)
陽極バッファ層103は、本発明のベンゾジピロール化合物の他に、さらにドーパントを含有していてもよい。陽極バッファ層103にドーパントを加えることにより、陽極バッファ層103の導電性を制御することができる。
(Dopant)
The anode buffer layer 103 may further contain a dopant in addition to the benzodipyrrole compound of the present invention. By adding a dopant to the anode buffer layer 103, the conductivity of the anode buffer layer 103 can be controlled.

特に、電子受容性化合物(アクセプター)をドーパントとして加えることが、光電変換効率向上のために好ましい。この理由としては、ベンゾジピロール化合物を電子受容性化合物と混合することにより、一部のベンゾジピロール化合物が酸化されてカチオンラジカルが生じ、このカチオンラジカルが正孔キャリアとして機能するためと考えられる。   In particular, it is preferable to add an electron-accepting compound (acceptor) as a dopant for improving photoelectric conversion efficiency. The reason for this is considered to be that when a benzodipyrrole compound is mixed with an electron accepting compound, a part of the benzodipyrrole compound is oxidized to generate a cation radical, and this cation radical functions as a hole carrier. .

ドーパントの例としては、金属酸化物、無機酸化剤、有機酸化剤、又は酸等が挙げられる。金属酸化物としては例えば、三酸化モリブデン(MoO)、五酸化バナジウム(V)、三酸化タングステン(WO)、又は三酸化二アンチモン(Sb)等が挙げられる。無機酸化剤としてはヨウ素等が挙げられる。有機酸化剤としては例えば、キノジメタン化合物(例えばTCNQ、TCNP、TCQQ、F4−TCNQ)、キノン誘導体(例えばDDQ)、ジアリールヨードニウム塩(例えばTPFB)、有機金属化合物(例えば[FeCp]PFのような3価の鉄を含む有機化合物)等が挙げられる。酸としては例えば、スルホン酸(例えばPSS、TsOH、若しくはCSA)又はアンチモン酸(例えばTBPAH)のような強いブレンステッド酸、又はホウ素化合物(例えばPPB)のような強いルイス酸、等が挙げられる。 Examples of the dopant include a metal oxide, an inorganic oxidizing agent, an organic oxidizing agent, or an acid. Examples of the metal oxide include molybdenum trioxide (MoO 3 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), tungsten trioxide (WO 3 ), and diantimony trioxide (Sb 2 O 3 ). Examples of the inorganic oxidizing agent include iodine. Examples of the organic oxidizing agent include quinodimethane compounds (for example, TCNQ, TCNP, TCQQ, F4-TCNQ), quinone derivatives (for example, DDQ), diaryliodonium salts (for example, TPFB), and organic metal compounds (for example, [FeCp 2 ] PF 6 Organic compounds containing trivalent iron). Examples of the acid include a strong Bronsted acid such as a sulfonic acid (eg, PSS, TsOH, or CSA) or antimonic acid (eg, TBPAH), or a strong Lewis acid such as a boron compound (eg, PPB).

Figure 2013187419
Figure 2013187419

キノジメタン化合物の例としては、以下のような化合物が挙げられる。下式において、Rはジシアノメチレン基と共役している環状構造を表し、aは2以上4以下の整数を表す。 Examples of the quinodimethane compound include the following compounds. In the following formula, R 5 represents a cyclic structure conjugated with a dicyanomethylene group, and a represents an integer of 2 or more and 4 or less.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

強いブレンステッド酸としては、pKa(ジメチルスルホキシド中)が10以下のものが好ましく、5以下のものがさらに好ましく、3以下のものがより好ましく、2以下のものが特に好ましい。   As a strong Bronsted acid, a pKa (in dimethyl sulfoxide) is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less.

光電変換効率を向上させるためには、電子供与性化合物であるベンゾジピロールの固体状態での第1イオン化ポテンシャルの値と、ドーパントの固体状態での電子親和力との差が、−0.5eV以上+0.5eV以下であることもまた好ましい。また、ドーパントの固体状態での電子親和力は4eV以上7eV以下であることもまた好ましい。   In order to improve the photoelectric conversion efficiency, the difference between the value of the first ionization potential in the solid state of benzodipyrrole, which is an electron donating compound, and the electron affinity in the solid state of the dopant is −0.5 eV or more. It is also preferable that it is +0.5 eV or less. Moreover, it is also preferable that the electron affinity of the dopant in the solid state is 4 eV or more and 7 eV or less.

ベンゾジピロール化合物の固体状態におけるイオン化ポテンシャルは、例えば、光電子分光法により直接決定することが可能である。イオン化ポテンシャルは溶液状態で電気化学的に決定してもよい。このためにはサイクリックボルタモグラム測定法が用いられる。溶液状態から決定した酸化電位は、フェロセンを標準物質として、固体状態のイオン化ポテンシャルに換算することができる。例えば、本発明のベンゾジピロール化合物の一例のイオン化ポテンシャルは、4.5〜5.5eVの範囲にある。   The ionization potential of the benzodipyrrole compound in the solid state can be directly determined by, for example, photoelectron spectroscopy. The ionization potential may be determined electrochemically in solution. For this purpose, a cyclic voltammogram measurement method is used. The oxidation potential determined from the solution state can be converted to a solid state ionization potential using ferrocene as a standard substance. For example, the ionization potential of an example of the benzodipyrrole compound of the present invention is in the range of 4.5 to 5.5 eV.

ドーパントの電子親和力は、イオン化ポテンシャルと同様に溶液状態でのサイクリックボルタモグラム測定法により決定することができる。固体状態においては,逆光電子分光法を用いて測定することができる。金属酸化物の電子親和力は逆光電子分光法で決定されており、三酸化モリブデンについては6.7eV、五酸化バナジウムについては6.7eVという値が報告されている。   The electron affinity of the dopant can be determined by a cyclic voltammogram measurement method in a solution state, similarly to the ionization potential. In the solid state, it can be measured using inverse photoelectron spectroscopy. The electron affinity of the metal oxide is determined by inverse photoelectron spectroscopy, and values of 6.7 eV for molybdenum trioxide and 6.7 eV for vanadium pentoxide have been reported.

ドーパントは、陽極バッファ層103の全体に含まれていてもよいし、一部にのみ含まれていてもよい。例えば、陽極バッファ層103が2以上の層によって構成される場合、一部の層にのみドーパントが含まれていてもよい。   The dopant may be contained in the whole anode buffer layer 103 or may be contained only in a part. For example, when the anode buffer layer 103 is composed of two or more layers, the dopant may be included in only a part of the layers.

陽極バッファ層103全体に対するドーパントの量は、1重量%以上であることが好ましく、50重量%以下であることが好ましい。ドーパントの量がこの範囲にあることにより、ベンゾジピロール化合物によるキャリアの輸送効率を維持しながら、ベンゾジピロール化合物の特性を変化させることができる。   The amount of the dopant with respect to the whole anode buffer layer 103 is preferably 1% by weight or more, and preferably 50% by weight or less. When the amount of the dopant is within this range, the characteristics of the benzodipyrrole compound can be changed while maintaining the carrier transport efficiency by the benzodipyrrole compound.

光電変換素子の長期にわたる安定性のために、本発明のベンゾジピロール化合物の中でも、より化学的安定性及び熱的安定性が高いものを用いることが好ましい。また、陽極バッファ層103が活性層104に対して光電変換素子の受光面側に位置する場合、本発明のベンゾジピロール化合物を含む陽極バッファ層103は透光性を有することが好ましく、具体的には可視光(波長360〜830nmの光)の透過率が60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。   Among the benzodipyrrole compounds of the present invention, it is preferable to use those having higher chemical stability and thermal stability for the long-term stability of the photoelectric conversion element. Further, when the anode buffer layer 103 is positioned on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element with respect to the active layer 104, the anode buffer layer 103 containing the benzodipyrrole compound of the present invention preferably has a light-transmitting property. The transmittance of visible light (light having a wavelength of 360 to 830 nm) is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.

陽極バッファ層103の形成方法としては、例えばスピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法や、真空蒸着法等が挙げられる。塗布法により陽極バッファ層103を形成する場合、本発明のベンゾジピロール化合物を含む塗布液を作製して、この塗布液を塗布し、必要に応じて塗布膜を乾燥させればよい。この塗布液には、必要に応じてドーパントをさらに含んでいてもよい。真空蒸着法により陽極バッファ層103を形成する場合、2元共蒸着法により陽極バッファ層103を形成すればよい。   Examples of the method for forming the anode buffer layer 103 include a wet coating method such as a spin coating method and an ink jet method, and a vacuum deposition method. When the anode buffer layer 103 is formed by a coating method, a coating solution containing the benzodipyrrole compound of the present invention is prepared, this coating solution is applied, and the coating film is dried as necessary. This coating solution may further contain a dopant as necessary. When forming the anode buffer layer 103 by a vacuum evaporation method, the anode buffer layer 103 may be formed by a binary co-evaporation method.

陽極バッファ層103の厚みは特に限定されないが、均一な膜を得る観点から3nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。一方で、内部抵抗を低下させる観点から、200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。   The thickness of the anode buffer layer 103 is not particularly limited, but is preferably 3 nm or more, and more preferably 10 nm or more from the viewpoint of obtaining a uniform film. On the other hand, from the viewpoint of reducing the internal resistance, it is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.

[1.3.2 陰極バッファ層(105)]
陰極バッファ層105は、活性層104で生成した電子を効率的に陰極106に輸送できることが好ましい。この観点から、エキシトンの拡散防止のために、陰極バッファ層105の材料は、活性層104の材料よりも大きな光学ギャップを有することが好ましい。また、陰極バッファ層105の材料は、高い電子輸送性を有すること、及び陰極の仕事関数を実効的に低下させることが好ましい。また、陰極バッファ層105は、隣接する活性層104及び陰極106と物理的によく密着していることが好ましい。
[1.3.2 Cathode buffer layer (105)]
The cathode buffer layer 105 is preferably capable of efficiently transporting electrons generated in the active layer 104 to the cathode 106. From this point of view, the cathode buffer layer 105 material preferably has a larger optical gap than the active layer 104 material in order to prevent exciton diffusion. The material of the cathode buffer layer 105 preferably has high electron transport properties and effectively lowers the work function of the cathode. The cathode buffer layer 105 is preferably in close physical contact with the adjacent active layer 104 and cathode 106.

これらの観点から、陰極バッファ層105の材料としては、フッ化リチウムのような無機化合物(例えば非特許文献1に記載)、又はバソクプロイン(BCP)のようなフェナントロリン化合物(例えばS.Uchida et al. Appl.Phys.Lett.84,4218−4220,2004.に記載)等を用いることができる。   From these viewpoints, the material of the cathode buffer layer 105 includes an inorganic compound such as lithium fluoride (for example, described in Non-Patent Document 1) or a phenanthroline compound such as bathocuproine (BCP) (for example, S. Uchida et al. Appl. Phys. Lett. 84, 4218-4220, 2004.) and the like can be used.

陰極バッファ層105の形成方法としては、例えばスピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法や、真空蒸着法等が挙げられる。陰極バッファ層105の厚みは特に限定されないが、活性層104を完全に被覆する観点から1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがさらに好ましい。一方で、内部抵抗を低下させ、フィルファクター(FF)の低下を防ぐ観点から、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。   Examples of the method for forming the cathode buffer layer 105 include a wet coating method such as a spin coating method and an ink jet method, and a vacuum deposition method. The thickness of the cathode buffer layer 105 is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and more preferably 2 nm or more from the viewpoint of completely covering the active layer 104. On the other hand, from the viewpoint of reducing internal resistance and preventing a decrease in fill factor (FF), the thickness is preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less.

また、陰極バッファ層105が活性層104に対して光電変換素子の受光面側に位置する場合、陰極バッファ層105は透光性を有することが好ましく、具体的には可視光(波長360〜830nmの光)の透過率が60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。   When the cathode buffer layer 105 is positioned on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element with respect to the active layer 104, the cathode buffer layer 105 preferably has a light-transmitting property, specifically visible light (wavelength 360 to 830 nm). Of light) is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.

<1.4 活性層(104)>
活性層104は、電子供与体と電子受容体とを含む層であれば特に限定されない。活性層104に用いられる材料は、波長が可視領域から近赤外領域にある光を効率的に吸収でき、光で誘起された正孔又は電子を効率よく輸送するために高い移動度を有する材料であることが好ましい。
<1.4 Active layer (104)>
The active layer 104 is not particularly limited as long as it is a layer containing an electron donor and an electron acceptor. The material used for the active layer 104 is a material that can efficiently absorb light whose wavelength is in the visible region to the near infrared region, and has high mobility to efficiently transport light-induced holes or electrons. It is preferable that

活性層の構造としては、例えば、ヘテロ接合型又はバルクへテロ接合型が挙げられる。図2に示す第2の実施形態に係る光電変換素子は、ヘテロ接合型の光電変換素子である。ヘテロ接合型の光電変換素子の活性層104は、電子供与体を含有する活性層(p−層)104aと、電子受容体を含有する活性層(n−層)104bとを含む2層構造を有する。そして、活性層(p−層)104aと活性層(n−層)104bとの接合界面で電荷分離が行われる。   Examples of the structure of the active layer include a heterojunction type and a bulk heterojunction type. The photoelectric conversion element according to the second embodiment shown in FIG. 2 is a heterojunction photoelectric conversion element. The active layer 104 of the heterojunction photoelectric conversion element has a two-layer structure including an active layer (p-layer) 104a containing an electron donor and an active layer (n-layer) 104b containing an electron acceptor. Have. Then, charge separation is performed at the junction interface between the active layer (p− layer) 104a and the active layer (n− layer) 104b.

一方で、図1に示す第1の実施形態に係る光電変換素子は、バルクヘテロ接合型の光電変換素子である。バルクヘテロ接合型の光電変換素子の活性層104は、電子供与体と電子受容体とが混合された活性層(i−層)104cを有する。電子供与体と電子受容体とが相分離構造を形成することにより、両者の接触面積が増大し、より効率的に電荷分離が行われるこの観点から、活性層(i−層)104cにおいては、電子供与体と電子受容体とがエキシトンの拡散長程度の大きさを有するように相分離していることが好ましい。   On the other hand, the photoelectric conversion element according to the first embodiment shown in FIG. 1 is a bulk heterojunction photoelectric conversion element. The active layer 104 of the bulk heterojunction photoelectric conversion element includes an active layer (i-layer) 104c in which an electron donor and an electron acceptor are mixed. From the viewpoint that the electron donor and the electron acceptor form a phase separation structure to increase the contact area between the two and charge separation is performed more efficiently, in the active layer (i-layer) 104c, It is preferable that the electron donor and the electron acceptor are phase-separated so as to have a size about the diffusion length of exciton.

また、バルクヘテロ接合型の活性層104が、さらに活性層(p−層)104aと活性層(n−層)104bとの少なくとも一方を有していてもよい。例えば、図3に示す第3の実施形態に係る光電変換素子は、p−i−n接合構造の活性層104を有する。p−i−n接合構造の活性層104は、電子供与体を含有する活性層(p−層)104aと、電子供与体と電子受容体とを含有する活性層(i−層)104cと、電子受容体を含有する活性層(n−層)104bとが積層された3層構造を有する。   The bulk heterojunction active layer 104 may further include at least one of an active layer (p-layer) 104a and an active layer (n-layer) 104b. For example, the photoelectric conversion element according to the third embodiment shown in FIG. 3 includes an active layer 104 having a pin junction structure. An active layer 104 having a pin junction structure includes an active layer (p-layer) 104a containing an electron donor, an active layer (i-layer) 104c containing an electron donor and an electron acceptor, It has a three-layer structure in which an active layer (n-layer) 104b containing an electron acceptor is stacked.

以下で、活性層104の材料として用いられる電子供与体と電子受容体とについて説明する。
[1.4.1 電子供与体]
活性層に用いられる電子供与体は、電子供与体として機能する化合物であれば特に限定されない。電子供与体としては、例えば、ポルフィリン化合物及びフタロシアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金属を有していてもよいし、金属を有さなくてもよい。
Hereinafter, an electron donor and an electron acceptor used as a material for the active layer 104 will be described.
[1.4.1 Electron donor]
The electron donor used in the active layer is not particularly limited as long as it is a compound that functions as an electron donor. As an electron donor, a porphyrin compound and a phthalocyanine compound are mentioned, for example. These compounds may have a central metal or may not have a metal.

ポルフィリン化合物の例としては、21H,23H−ポルフィン、又は21H,23H−ポルフィン金属錯体等が挙げられる。ポルフィリン化合物は置換基を有していてもよく、有していてもよい置換基としては炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数2〜20の芳香族基、又はハロゲン原子等が挙げられる。ポルフィリン化合物が有する置換基は互いに結合していてもよい。   Examples of the porphyrin compound include 21H, 23H-porphine, 21H, 23H-porphine metal complex, and the like. The porphyrin compound may have a substituent, and examples of the substituent that may be included include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 2 to 20 carbon atoms, or a halogen atom. Can be mentioned. The substituents that the porphyrin compound has may be bonded to each other.

ポルフィリン化合物の中でも好ましくは、例えば、下記一般式(B1)又は(B2)で表されるベンゾポルフィリン化合物が挙げられる。

Figure 2013187419
Among the porphyrin compounds, a benzoporphyrin compound represented by the following general formula (B1) or (B2) is preferable.
Figure 2013187419

式(B1)及び(B2)において、Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a、Z3b、Z4a及びZ4bは各々独立に1価の有機基であり、Z1aとZ1b、Z2aとZ2b、Z3aとZ3b、及びZ4aとZ4bのうちの少なくとも1組が結合して環を形成していてもよい。 In formulas (B1) and (B2), Z 1a , Z 1b , Z 2a , Z 2b , Z 3a , Z 3b , Z 4a and Z 4b are each independently a monovalent organic group, and Z 1a and Z 1b , Z 2a and Z 2b , Z 3a and Z 3b , and Z 4a and Z 4b may combine to form a ring.

1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a、Z3b、Z4a及びZ4bについて、1価の有機基としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜30のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいシリル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基(−SR21、式中、R21は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールチオ基(−SR22、式中、R22は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基(−SO23、式中、R23は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基(−SO24、式中、R24は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、シアノ基、アシル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいジアラルキルアミノ基、置換基を有していてもよいα−ハロアルキル基、又は置換基を有していてもよい芳香族基が挙げられる。なかでも、Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a、Z3b、Z4a及びZ4bは、それぞれ独立に、水素原子若しくはハロゲン原子のような単原子、又は芳香族基であることが好ましい。また、Z1aとZ1bとの組、Z2aとZ2bとの組、Z3aとZ3bとの組、及びZ4aとZ4bとの組が、それぞれ同じ置換基の組を表すこともまた好ましい。 For Z 1a , Z 1b , Z 2a , Z 2b , Z 3a , Z 3b , Z 4a and Z 4b , examples of the monovalent organic group include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group and a substituent. May be an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and an aryloxy group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent. , An amino group which may have a substituent, a silyl group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent (-SR 21 , wherein R 21 represents a substituent. Represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms), an optionally substituted arylthio group (—SR 22 , wherein R 22 is a carbon that may have a substituent). Represents an aryl group of 2 to 18), and may have a substituent Alkylsulfonyl group (-SO 2 R 23, wherein, R 23 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent), optionally substituted aryl sulfonyl group ( -SO 2 R 24, wherein, R 24 represents an aryl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent), a cyano group, an acyl group, an alkoxycarbonyl may have a substituent A group, a dialkylamino group which may have a substituent, a diaralkylamino group which may have a substituent, an α-haloalkyl group which may have a substituent, or a substituent. An aromatic group which may be used. Among these, Z 1a , Z 1b , Z 2a , Z 2b , Z 3a , Z 3b , Z 4a and Z 4b are each independently a single atom such as a hydrogen atom or a halogen atom, or an aromatic group. Is preferred. In addition, the set of Z 1a and Z 1b , the set of Z 2a and Z 2b , the set of Z 3a and Z 3b, and the set of Z 4a and Z 4b may each represent the same set of substituents. Also preferred.

式(B1)及び(B2)において、ZiaとZibとが結合して形成される環としては(i=1〜4)、例えば、置換基を有していてもよいベンゼン環、ナフタレン環、若しくはアントラセン環等の芳香族炭化水素環;置換基を有していてもよいピリジン環、キノリン環、フラン環、若しくはチオフェン環等の芳香族複素環;シクロヘキサン環等の非芳香族環状炭化水素環;等が挙げられる。 In formulas (B1) and (B2), examples of the ring formed by combining Z ia and Z ib (i = 1 to 4) include, for example, an optionally substituted benzene ring and naphthalene ring. Or an aromatic hydrocarbon ring such as an anthracene ring; an aromatic heterocyclic ring such as a pyridine ring, a quinoline ring, a furan ring, or a thiophene ring which may have a substituent; a non-aromatic cyclic hydrocarbon such as a cyclohexane ring Ring; and the like.

式(B1)及び(B2)において、R〜R12は、それぞれ独立して、1価の有機基である。 In formulas (B1) and (B2), R 9 to R 12 are each independently a monovalent organic group.

〜R12についての1価の有機基としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜30のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいシリル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基(−SR21、式中、R21は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールチオ基(−SR22、式中、R22は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基(−SO23、式中、R23は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基(−SO24、式中、R24は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、シアノ基、アシル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいジアラルキルアミノ基、置換基を有していてもよいα−ハロアルキル基、又は置換基を有していてもよい芳香族基が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group for R 9 to R 12 include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and a substituent. An optionally substituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 2 to 30 carbon atoms that may have a substituent, an amino group optionally having a substituent, and a substituent. An optionally substituted silyl group, an optionally substituted alkylthio group (-SR 21 , wherein R 21 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms), An arylthio group which may have a substituent (-SR 22 , wherein R 22 represents an aryl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent); which may alkylsulfonyl group (-SO 2 R 23, wherein, R 23 is a substituted group It has also represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms), which may have a substituent arylsulfonyl group (-SO 2 R 24, wherein, R 24 is substituted A cyano group, an acyl group, an optionally substituted alkoxycarbonyl group, an optionally substituted dialkylamino group, and a substituted group. A diaralkylamino group which may be substituted, an α-haloalkyl group which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent.

これらの中でも、R〜R12は、化合物分子の平面性を高めるために、水素原子又はハロゲン原子等の単原子から選ばれることが好ましい。 Among these, R 9 to R 12 are preferably selected from a single atom such as a hydrogen atom or a halogen atom in order to improve the planarity of the compound molecule.

式(B2)において、Mは2価の金属原子又は3価以上の金属と他の原子とが結合した原子団である。2価の金属原子としては、例えば、Zn、Cu、Fe、Ni、Co等が挙げられ、3価以上の金属と他の原子とが結合した原子団としては、例えばFe−R25、Al−R26、Ti=O、Si−R2728、等が挙げられる。ここで、R25〜R28はそれぞれ独立に1価の有機基を表し、R25〜R28の好ましい例としては、ハロゲン原子、アルキル基、又はアルコキシ基が挙げられる。 In the formula (B2), M is an atomic group in which a divalent metal atom or a trivalent or higher metal and another atom are bonded. Examples of the divalent metal atom include Zn, Cu, Fe, Ni, Co, and the like, and examples of the atomic group in which a trivalent or higher valent metal and another atom are bonded include, for example, Fe—R 25 , Al—. R 26, Ti = O, Si -R 27 R 28, and the like. Here, R 25 to R 28 each independently represents a monovalent organic group, and preferred examples of R 25 to R 28 include a halogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group.

電子供与体に用いられるベンゾポルフィリン化合物の好ましい例としては、下記の式BP−1〜BP−10で表される化合物、又は2,3,7,8,12,13,17,18−21H,23H−テトラベンゾポルフィン白金等が挙げられる。もっとも、電子供与体として用いられるベンゾポルフィリン化合物が下記の化合物に限定されるわけではない。以下には対称性のよい分子構造を有する化合物を例示しているが、それぞれの部分構造を組み合わせて得られる非対称な構造の化合物を電子供与体として用いることもできる。   Preferred examples of the benzoporphyrin compound used for the electron donor include compounds represented by the following formulas BP-1 to BP-10, or 2,3,7,8,12,13,17,18-21H, Examples thereof include 23H-tetrabenzoporphine platinum. However, the benzoporphyrin compound used as the electron donor is not limited to the following compounds. In the following, compounds having a highly symmetrical molecular structure are exemplified, but compounds having an asymmetric structure obtained by combining the respective partial structures can also be used as the electron donor.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

電子供与体として用いられるフタロシアニン化合物の例としては、フタロシアニン又はフタロシアニン金属錯体が挙げられる。フタロシアニン化合物のより具体的な例としては、29H,31H−フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、スズフタロシアニン、チタンフタロシアニンオキシド、鉛フタロシアニン、塩化インジウムフタロシアニン、塩化アルミニウムフタロシアニン、銅4,4’,4’’,4’’’−テトラアザ−29H,31H−フタロシアニン等が挙げられる。   Examples of the phthalocyanine compound used as the electron donor include phthalocyanine or a phthalocyanine metal complex. More specific examples of the phthalocyanine compound include 29H, 31H-phthalocyanine, copper phthalocyanine, zinc phthalocyanine, tin phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, lead phthalocyanine, indium phthalocyanine chloride, aluminum chloride phthalocyanine, copper 4, 4 ′, 4 ″. , 4 ′ ″-tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine and the like.

電子供与体の別の例としては、共役系高分子化合物が挙げられる。共役系高分子化合物の具体例としては、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン、又はポリフルオレンを基本骨格とするものが挙げられる。以下に具体例を示す。もっとも、電子供与体として用いられる共役系高分子化合物が下記の化合物に限定されるわけではない。下式において、括弧は繰り返し単位を示す。このような共役系高分子化合物を含む層は、湿式塗布法等により形成することができる。   Another example of the electron donor is a conjugated polymer compound. Specific examples of the conjugated polymer compound include those having polythiophene, polyparaphenylene vinylene, or polyfluorene as a basic skeleton. Specific examples are shown below. However, the conjugated polymer compound used as the electron donor is not limited to the following compounds. In the following formula, parentheses indicate a repeating unit. Such a layer containing a conjugated polymer compound can be formed by a wet coating method or the like.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

活性層104が含む電子供与体は、2種類以上の電子供与体の混合物であってもよい。   The electron donor included in the active layer 104 may be a mixture of two or more electron donors.

[1.4.2 電子受容体]
活性層104が含有する電子受容体は、電子供与体として機能する化合物であれば特に限定されない。活性層104に用いられる電子受容体は、電子供与体から効率よく電子を受け取り、バッファ層105を通して電極106へと電子を効率よく輸送できることが好ましい。
[1.4.2 Electron acceptor]
The electron acceptor contained in the active layer 104 is not particularly limited as long as it is a compound that functions as an electron donor. It is preferable that the electron acceptor used for the active layer 104 can efficiently receive electrons from the electron donor and efficiently transport the electrons to the electrode 106 through the buffer layer 105.

電子を効率よく受け取るためには、電子供与体のLUMOエネルギー準位が電子受容体のLUMOエネルギー準位よりも0.3eV以上高いことが好ましく、電子受容体の電子親和力が電子供与体の電子親和力より0.3eV以上高いことが好ましい。また、電子を効率よく輸送するためには、電子受容体の電子移動度は10−4cm/V・s以上であることが好ましい。 In order to efficiently receive electrons, the LUMO energy level of the electron donor is preferably 0.3 eV or more higher than the LUMO energy level of the electron acceptor, and the electron affinity of the electron acceptor is higher than that of the electron donor. It is preferably higher by 0.3 eV or more. In order to transport electrons efficiently, the electron mobility of the electron acceptor is preferably 10 −4 cm 2 / V · s or more.

電子受容体として好ましくは、フラーレン又はフラーレン誘導体である。ここでフラーレンとは、閉殻構造を有する炭素クラスターであり、フラーレンの炭素数は、通常60以上130以下の偶数であれば何でもよい。フラーレンとしては、例えば、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスター等が挙げられる。その中でも、C60又はC70が好ましい。フラーレンとしては、一部のフラーレン環上の炭素―炭素結合が切れていてもよい。又、一部の炭素原子が、他の原子に置き換えられていてもよい。さらに、金属原子、非金属原子あるいはこれらから構成される原子団をフラーレンケージ内に内包していてもよい。 The electron acceptor is preferably fullerene or a fullerene derivative. Here, the fullerene is a carbon cluster having a closed shell structure, and the carbon number of the fullerene is not particularly limited as long as it is usually an even number of 60 or more and 130 or less. Examples of fullerenes include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbon clusters having more carbon than these. . Among these, C60 or C70 is preferable. As fullerenes, carbon-carbon bonds on some fullerene rings may be broken. Some carbon atoms may be replaced with other atoms. Furthermore, a metal atom, a nonmetal atom, or an atomic group composed of these may be included in the fullerene cage.

フラーレン誘導体は置換基を有するフラーレンであり、置換基としては例えば、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基が挙げられる。アルキル基が有する置換基の例としては、芳香族基、アルキルオキシカルボニル基、又はシリル基等が挙げられる。   The fullerene derivative is a fullerene having a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent. Examples of the substituent that the alkyl group has include an aromatic group, an alkyloxycarbonyl group, or a silyl group.

以下に、電子受容体として用いられるフラーレン及びフラーレン誘導体の例を示す。もっとも、電子受容体として用いられるフラーレン又はフラーレン誘導体が下記の化合物に限定されるわけではない。   Examples of fullerenes and fullerene derivatives used as electron acceptors are shown below. However, fullerenes or fullerene derivatives used as electron acceptors are not limited to the following compounds.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

活性層104が含む電子受容体は、2種類以上の電子受容体の混合物であってもよい。   The electron acceptor included in the active layer 104 may be a mixture of two or more kinds of electron acceptors.

[1.4.3 活性層の形成方法]
活性層104を形成する方法は特に限定されず、活性層104に含まれる電子受容体及び電子供与体等の性質に応じて適した活性層の形成方法が用いられる。活性層104(活性層104が複数の層からなる場合は、これらを構成する各層)の形成方法としては、例えば、活性層を構成する電子受容体、電子供与体又はそれらの混合物を準備し、これらを真空蒸着法又は湿式塗布法によって成膜する方法が挙げられる。
[1.4.3 Method for forming active layer]
The method for forming the active layer 104 is not particularly limited, and an active layer forming method suitable for the properties of the electron acceptor, the electron donor, and the like included in the active layer 104 is used. As a method for forming the active layer 104 (each layer constituting these when the active layer 104 is composed of a plurality of layers), for example, an electron acceptor, an electron donor or a mixture thereof constituting the active layer is prepared, Examples thereof include a method of forming a film by a vacuum deposition method or a wet coating method.

活性層材料が昇華性を有する場合には真空蒸着法を使用することができる。また、活性層材料が適当な溶媒に可溶な場合には、スピンコート法、キャスト法、ブレードコート法、インクジェット法、グラビア印刷法等の塗布法を使用することができる。薄膜の結晶性及び形状を制御するために、活性層を湿式塗布法で形成することは好ましい。   When the active layer material has sublimability, a vacuum deposition method can be used. When the active layer material is soluble in an appropriate solvent, a coating method such as a spin coating method, a casting method, a blade coating method, an ink jet method, or a gravure printing method can be used. In order to control the crystallinity and shape of the thin film, it is preferable to form the active layer by a wet coating method.

特に、電子供与体と電子受容体とを含有する活性層(i−層)104cを形成する方法としては、真空蒸着法を用いて、電子供与体と電子受容体とを共蒸着する方法が挙げられる。また、塗布法を用いて、電子供与体と電子受容体とを含有する混合溶液を塗布する方法も挙げられる。   In particular, as a method of forming the active layer (i-layer) 104c containing an electron donor and an electron acceptor, a method of co-evaporating the electron donor and the electron acceptor by using a vacuum deposition method can be given. It is done. Moreover, the method of apply | coating the mixed solution containing an electron donor and an electron acceptor using the apply | coating method is also mentioned.

図2に示す第2の実施形態に係る光電変換素子の活性層104を形成する場合には、電子供与体を含有する活性層(p−層)104aと、電子受容体を含有する活性層(n−層)104bとを積層すればよい。図1に示す第1の実施形態に係る光電変換素子の活性層104を形成する場合には、電子供与体と電子受容体とを含有する活性層(i−層)104cを作製すればよい。また、図3に示す第3の実施形態に係る光電変換素子の活性層104を形成する場合には、電子供与体を含有する活性層(p−層)104aと、電子供与体と電子受容体とを含有する活性層(i−層)104cと、電子受容体を含有する活性層(n−層)104bとを積層すればよい。   When the active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the second embodiment shown in FIG. 2 is formed, an active layer (p-layer) 104a containing an electron donor and an active layer containing an electron acceptor ( n-layer) 104b may be stacked. When the active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the first embodiment shown in FIG. 1 is formed, an active layer (i-layer) 104c containing an electron donor and an electron acceptor may be formed. When forming the active layer 104 of the photoelectric conversion element according to the third embodiment shown in FIG. 3, an active layer (p-layer) 104a containing an electron donor, an electron donor and an electron acceptor And an active layer (n-layer) 104b containing an electron acceptor.

このように形成される活性層104の平均膜厚は、光を吸収する部分を大きくする観点から、好ましくは10nm以上であり、より好ましくは20nm以上である。一方、生じたキャリアの輸送を促進する観点から、好ましくは2000nm以下であり、より好ましくは1000nm以下である。   The average film thickness of the active layer 104 formed in this way is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, from the viewpoint of increasing the portion that absorbs light. On the other hand, from the viewpoint of promoting the transport of the generated carrier, it is preferably 2000 nm or less, more preferably 1000 nm or less.

電子供与体としてベンゾポルフィリン化合物を用いる場合、ベンゾポルフィリン化合物は有機溶媒等に対する溶解度が比較的低いため、湿式塗布法を用いてベンゾポルフィリン化合物を含有する層を形成することは容易ではない場合がある。ベンゾポルフィリン化合物を含有する層を形成するためには、可溶性のベンゾポルフィリン化合物前駆体を含有する層を湿式塗布法によって形成し、その後ベンゾポルフィリン化合物前駆体をベンゾポルフィリン化合物へと変換することができる。   When a benzoporphyrin compound is used as an electron donor, it may not be easy to form a layer containing the benzoporphyrin compound using a wet coating method because the benzoporphyrin compound has a relatively low solubility in an organic solvent or the like. . In order to form a layer containing a benzoporphyrin compound, a layer containing a soluble benzoporphyrin compound precursor can be formed by a wet coating method, and then the benzoporphyrin compound precursor can be converted into a benzoporphyrin compound. .

例えば、一般式(B1)又は(B2)で表されるベンゾポルフィリン化合物は、下記一般式(C1)又は(C2)で表されるベンゾポルフィリン化合物前駆体の熱変換反応により得ることができる。   For example, the benzoporphyrin compound represented by the general formula (B1) or (B2) can be obtained by a thermal conversion reaction of a benzoporphyrin compound precursor represented by the following general formula (C1) or (C2).

Figure 2013187419
Figure 2013187419

式(C1)及び(C2)において、Z1a、Z1b、Z2a、Z2b、Z3a、Z3b、Z4a、Z4b、R〜R12、及びMは、それぞれ、式(B1)及び(B2)について説明したものと同様である。 In the formulas (C1) and (C2), Z 1a , Z 1b , Z 2a , Z 2b , Z 3a , Z 3b , Z 4a , Z 4b , R 9 to R 12 , and M are each represented by the formula (B1). And (B2).

式(C1)及び(C2)において、Y〜Yは、それぞれ独立して、1価の有機基を表す。また、式(C1)及び(C2)において、Y〜Yはそれぞれ4個ずつ存在するが、Y同士、Y同士、Y同士及びY同士はそれぞれ同じでもよく、異なってもよい。 In formulas (C1) and (C2), Y 1 to Y 4 each independently represent a monovalent organic group. In formulas (C1) and (C2), four Y 1 to Y 4 are present, but Y 1 , Y 2 , Y 3, and Y 4 may be the same or different. Good.

〜Yについて、1価の有機基としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜30のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいシリル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基(−SR21、式中、R21は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールチオ基(−SR22、式中、R22は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基(−SO23、式中、R23は置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基を表す)、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基(−SO24、式中、R24は置換基を有していてもよい炭素数2〜18のアリール基を表す)、シアノ基、アシル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいジアラルキルアミノ基、置換基を有していてもよいα−ハロアルキル基、又は置換基を有していてもよい芳香族基が挙げられる。 With respect to Y 1 to Y 4 , examples of the monovalent organic group include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and a substituent. An optionally substituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 2 to 30 carbon atoms that may have a substituent, an amino group optionally having a substituent, and a substituent. An optionally substituted silyl group, an optionally substituted alkylthio group (-SR 21 , wherein R 21 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms), An arylthio group which may have a substituent (-SR 22 , wherein R 22 represents an aryl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent); which may alkylsulfonyl group (-SO 2 R 23, wherein, R 23 is a substituent And it represents an even better alkyl group having 1 to 30 carbon atoms optionally) substituent has optionally may be an arylsulfonyl group (-SO 2 R 24, wherein, R 24 is optionally substituted A C2-C18 aryl group), a cyano group, an acyl group, an optionally substituted alkoxycarbonyl group, an optionally substituted dialkylamino group, and a substituent. Examples thereof include a diaralkylamino group which may be substituted, an α-haloalkyl group which may have a substituent, and an aromatic group which may have a substituent.

上述のベンゾポルフィリン化合物BP−1を例として、湿式塗布法により電子供与体を含有する活性層(p−層)104aを形成する方法を以下に説明する。ベンゾポルフィリン化合物BP−1の前駆体であるビシクロ化合物CP−1は、平面構造を有さず、溶媒への溶解性が比較的高くかつ結晶性が低い。このため、ビシクロ化合物CP−1の溶液を塗布することにより、アモルファス状態又はアモルファス状態に近い良好な膜を得ることができる。この膜を加熱することにより、逆ディールスアルダー反応(脱エチレン反応)により、平面性の高いベンゾポルフィリン化合物BP−1の膜を得ることができる。   A method for forming the active layer (p-layer) 104a containing the electron donor by the wet coating method will be described below by taking the benzoporphyrin compound BP-1 as an example. Bicyclo compound CP-1 which is a precursor of benzoporphyrin compound BP-1 does not have a planar structure, has relatively high solubility in a solvent and low crystallinity. For this reason, the favorable film | membrane close | similar to an amorphous state or an amorphous state can be obtained by apply | coating the solution of bicyclo compound CP-1. By heating this film, a film of a highly planar benzoporphyrin compound BP-1 can be obtained by reverse Diels-Alder reaction (deethylene reaction).

Figure 2013187419
Figure 2013187419

この変換反応は、十分に進行させるために、好ましくは100℃以上、さらに好ましくは150℃以上で行うことが好ましい。Y〜Yは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であることが特に好ましい。この場合前駆体から脱離する化合物はエチレン、プロペン、又はブテン等であり、活性層中に残りにくく、毒性及び安全性の面でも問題が少ない。 This conversion reaction is preferably performed at 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, in order to sufficiently proceed. Y 1 to Y 4 are particularly preferably each independently a hydrogen atom or a methyl group. In this case, the compound that is eliminated from the precursor is ethylene, propene, butene, or the like, and hardly remains in the active layer, and there are few problems in terms of toxicity and safety.

他のベンゾポルフィリン化合物を含有する活性層(p−層)104aを形成する場合にも、対応するビシクロ前駆体の溶液を塗布して変換反応を行うことにより、同様に活性層(p−層)104aを形成することができる。また、ベンゾポルフィリン化合物と電子受容体とを含有する活性層(i−層)104cを形成する場合にも、対応するビシクロ前駆体と電子受容体とを含む溶液を塗布して変換反応を行うことにより、同様に活性層(i−層)104cを形成することができる。   In the case of forming an active layer (p-layer) 104a containing another benzoporphyrin compound, an active layer (p-layer) is similarly formed by applying a corresponding bicyclo precursor solution and performing a conversion reaction. 104a can be formed. Also, when forming an active layer (i-layer) 104c containing a benzoporphyrin compound and an electron acceptor, a conversion reaction is performed by applying a solution containing the corresponding bicyclo precursor and the electron acceptor. Thus, the active layer (i-layer) 104c can be similarly formed.

<2.太陽電池>
上述の各実施形態に係る光電変換素子は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。図4は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図4に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。
<2. Solar cell>
The photoelectric conversion element according to each of the above-described embodiments is preferably used as a solar cell, particularly a solar cell element of a thin film solar cell. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the thin film solar cell 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and a solar cell element. 6, a sealing material 7, a getter material film 8, a gas barrier film 9, and a back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

[2.1 耐候性保護フィルム(1)]
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び/又は機械強度等の、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
[2.1 Weatherproof protective film (1)]
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the solar cell element 6 from weather changes. By covering the solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high. Since the weather resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the thin film solar cell 14, the surface covering material of the thin film solar cell 14 such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, stain resistance and / or mechanical strength is provided. It is preferable to have a property suitable for the above and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.

また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   Moreover, the weather-resistant protective film 1 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the light transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。   The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the solar cell element 6 from a weather change. Examples of the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicone resins, and polycarbonate resins.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.

耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上200μm以下である。   The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, but is usually 10 μm or more and 200 μm or less.

また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理及び/又はプラズマ処理等の表面処理を行ってもよい。   Moreover, you may perform surface treatment, such as a corona treatment and / or a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve the adhesiveness with another film.

耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。   The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film solar cell 14. This is because more of the constituent members of the thin-film solar cell 14 can be protected.

[2.2 紫外線カットフィルム(2)]
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
[2.2 UV cut film (2)]
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. The ultraviolet cut film 2 is provided in the light receiving portion of the thin-film solar cell 14, and the ultraviolet cut film 2 covers the light receiving surface 6a of the solar cell element 6, so that the solar cell element 6 and, if necessary, the gas barrier films 3 and 9 are exposed to ultraviolet rays. The power generation capacity can be maintained at a high level.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、下限に制限はない。また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is preferably such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength of 300 nm) is 50% or less, and there is no limit on the lower limit. Further, the ultraviolet cut film 2 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the light transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうるものが好ましい。   Moreover, the ultraviolet cut film 2 has a high softness | flexibility, its adhesiveness with an adjacent film is favorable, and what can cut water vapor | steam and oxygen is preferable.

紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルム等が挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。   The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、又はシアノアクリレート系のもの等を用いることができる。なお、紫外線吸収剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As the ultraviolet absorber, for example, a salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, or cyanoacrylate-based one can be used. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

上述のように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。   As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can also be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.

基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。   Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.

紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社製)等が挙げられる。   When an example of a specific product of the ultraviolet cut film 2 is given, cut ace (manufactured by MKV Plastic Co., Ltd.) and the like can be mentioned.

なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   In addition, the ultraviolet cut film 2 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。   Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the solar cell element 6.

[2.3 ガスバリアフィルム(3)] [2.3 Gas barrier film (3)]

ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。   The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)あたりの1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、下限に制限はない。 The degree of moisture resistance required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, when the solar cell element 6 is an organic solar cell element, the water vapor transmission rate per unit area (1 m 2 ) is usually 1 × 10 −1 g / m 2 / day or less. Is preferred, and there is no limit to the lower limit.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)あたりの1日あたりの酸素透過率が、通常1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。 The degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, when the solar cell element 6 is an organic solar cell element, the oxygen transmission rate per unit area (1 m 2 ) is usually 1 × 10 −1 cc / m 2 / day / atm or less. There is preferably no lower limit.

また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Further, the gas barrier film 3 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the light absorption of the solar cell element 6. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the gas barrier film 3 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。   The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

なかでも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOを真空蒸着したフィルム等が挙げられる。 Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).

なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図4では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図4では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 can cover the solar cell element 6 and protect it from moisture and oxygen, the formation position is not limited, but the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 4) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 4). This is because the front and back surfaces of the thin film solar cell 14 are often formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the solar cell element 6. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

[2.4 ゲッター材フィルム(4)]
ゲッター材フィルム4は水分及び/又は酸素を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び/又は酸素から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4は前記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
[2.4 Getter material film (4)]
The getter material film 4 is a film that absorbs moisture and / or oxygen. By covering the solar cell element 6 with the getter material film 4, the solar cell element 6 and the like are protected from moisture and / or oxygen, and the power generation capacity is kept high. Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, the getter material film 4 captures moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier film 3 or the like. The influence of moisture on the solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm以上であり、上限に制限は無いが、通常10mg/cm以下である。 The degree of moisture absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more, and although there is no upper limit, it is usually 10 mg / cm 2 or less.

また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3及び9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できる。   Further, when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 or the like by the getter material film 4 absorbing oxygen, the oxygen that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 is obtained as the getter material. The film 4 can capture and eliminate the influence of oxygen on the solar cell element 6.

さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Furthermore, the getter material film 4 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び/又は酸素を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物;シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケル等の硫酸塩;アルミニウム金属錯体又はアルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、Sr又はBa等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO又はBaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOやアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。   The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb moisture and / or oxygen. Examples of the material include alkali metal, alkaline earth metal or alkaline earth metal oxides; alkali metal or alkaline earth metal hydroxides; silica gel, zeolitic compounds, magnesium sulfate. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate; and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO. In addition, Zr-Al-BaO and aluminum metal complexes are also included. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム又は酸化鉄等が挙げられる。またFe、Mn、Zn、及びこれら金属の硫酸塩・塩化物塩・硝酸塩等の無機塩も挙げられる。   Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, Fe, Mn, Zn, and inorganic salts such as sulfates, chlorides, and nitrates of these metals are also included.

なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図4では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図4では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4、8がそれぞれ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3、9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   If the getter material film 4 is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, the formation position is not limited, but the front surface of the solar cell element 6 (light receiving surface side surface; lower surface in FIG. 4). And it is preferable to cover the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 4). This is because, in the thin film solar cell 14, the front and back surfaces are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the solar cell element 6. In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the solar cell element 6, a getter material film 8 described later covers the back surface of the solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively the solar cell element 6 and the gas barrier film 3. , 9 are located between them. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet obtained by bonding a fluororesin film on both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. .

[2.5 封止材(5)]
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
[2.5 Sealant (5)]
The sealing material 5 is a film that reinforces the solar cell element 6. Since the solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the thin film solar cell tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5.

また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the thin-film solar cell 14. The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the thin film solar cell 14 as a whole has good bending workability. However, it is desirable to have a strength that does not cause peeling of the bent portion.

また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   In addition, the sealing material 5 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

封止材5の厚みは特に規定されないが、通常2μm以上通常700μm以下である。   The thickness of the sealing material 5 is not particularly specified, but is usually 2 μm or more and usually 700 μm or less.

封止材5の基板に対するT型剥離接着強さは通常1N/インチ以上通常2000N/インチ以下である。T型剥離接着強さが1N/インチ以上であることは、モジュールの長期耐久性を確保できる点で好ましい。T型剥離接着強さが2000N/インチ以下であることは、太陽電池モジュールを廃棄する際に、基材やバリアフィルムと接着材を分別して廃棄できる点で好ましい。T型剥離接着強さはJIS K6854に準拠する方法により測定する。   The T-type peel adhesion strength of the sealing material 5 to the substrate is usually 1 N / inch or more and usually 2000 N / inch or less. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 1 N / inch or more in terms of ensuring the long-term durability of the module. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 2000 N / inch or less in that the base material, the barrier film, and the adhesive can be separated and discarded when the solar cell module is discarded. The T-type peel adhesion strength is measured by a method according to JIS K6854.

封止材5の構成材料としては、上記特性を有する限り特段の制限はないが、有機・無機の太陽電池の封止、有機・無機のLED素子の封止、又は電子回路基板の封止等に一般的に用いられている封止用材料を用いる事ができる。   The constituent material of the sealing material 5 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but sealing of organic / inorganic solar cells, sealing of organic / inorganic LED elements, sealing of electronic circuit boards, etc. In general, a sealing material generally used can be used.

具体的には、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物及び活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは例えば、紫外線、可視光、電子線等で硬化する樹脂のことである。より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物、炭化水素系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリエステル系樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、又はシリコーン系樹脂組成物等が挙げられ、それぞれの高分子の主鎖、分岐鎖、末端の化学修飾、分子量の調整、添加剤等によって、熱硬化性、熱可塑性及び活性エネルギー線硬化性等の特性が発現する。   Specifically, a thermosetting resin composition or a thermoplastic resin composition and an active energy ray curable resin composition can be mentioned. The active energy ray-curable resin composition is, for example, a resin that is cured by ultraviolet rays, visible light, electron beams, or the like. More specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition, a hydrocarbon resin composition, an epoxy resin composition, a polyester resin composition, an acrylic resin composition, and a urethane resin composition. Or a silicone-based resin composition, etc., depending on the main chain, branched chain, terminal chemical modification of each polymer, adjustment of molecular weight, additives, etc., thermosetting, thermoplastic and active energy ray curable, etc. The characteristics are expressed.

また、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

封止材5中の封止材用構成材料の密度は、0.80g/cm以上が好ましく、上限に制限はない。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112に準拠する方法によって実施することができる。 The density of the constituent material for sealing material in the sealing material 5 is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and there is no upper limit. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112.

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。   Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the solar cell element 6 may be inserted | pinched. This is for reliably protecting the solar cell element 6. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the solar cell element 6, respectively.

[2.6 太陽電池素子(6)]
太陽電池素子6は、上述の各実施形態に係る光電変換素子と同様である。太陽電池素子6は、1個の薄膜太陽電池14につき1個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定することができる。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。
[2.6 Solar cell element (6)]
The solar cell element 6 is the same as the photoelectric conversion element according to each embodiment described above. Although only one solar cell element 6 may be provided for each thin film solar cell 14, usually two or more solar cell elements 6 are provided. The specific number of solar cell elements 6 can be arbitrarily set. When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are often arranged in an array.

太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため通常は太陽電池素子は直列に接続される。このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。   When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the connected group of solar cell elements 6 is taken out from a terminal (not shown). At this time, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage. Thus, when connecting the solar cell elements 6, it is preferable that the distance between the solar cell elements 6 is small, and by extension, the gap between the solar cell element 6 and the solar cell element 6 is preferably narrow. This is because the light receiving area of the solar cell element 6 is widened to increase the amount of received light, and the amount of power generated by the thin film solar cell 14 is increased.

[2.7 封止材(7)]
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.7 Sealant (7)]
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.8 ゲッター材フィルム(8)]
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.8 Getter material film (8)]
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.9 ガスバリアフィルム(9)]
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.9 Gas barrier film (9)]
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.10 バックシート(10)]
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.10 Back sheet (10)]
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.11 寸法等]
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管等流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロール・トゥ・ロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上3000μm以下である。
[2.11 Dimensions, etc.]
The thin film solar cell 14 of the present embodiment is usually a thin film member. Thus, by forming the thin film solar cell 14 as a film-like member, the thin film solar cell 14 can be easily installed in a building material, an automobile, an interior, or the like. The thin-film solar cell 14 is light and difficult to break, and thus a highly safe solar cell can be obtained and can be applied to a curved surface, so that it can be used for more applications. Since it is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since it is in the form of a film, it can be manufactured in a roll-to-roll manner, and the cost can be greatly reduced. Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film solar cell 14, The thickness is usually 300 micrometers or more and 3000 micrometers or less.

[2.12 製造方法]
本実施形態の薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、図4の形態の太陽電池製造方法としては、図4に示される積層体を作成した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。本発明の太陽電池素子は、耐熱性に優れるため、ラミネート封止工程による劣化が低減される点で好ましい。
[2.12 Manufacturing method]
Although there is no restriction | limiting in the manufacturing method of the thin film solar cell 14 of this embodiment, For example, as a solar cell manufacturing method of the form of FIG. 4, after producing the laminated body shown by FIG. Is mentioned. Since the solar cell element of the present invention is excellent in heat resistance, it is preferable in that deterioration due to the laminate sealing step is reduced.

図4に示される積層体作成は周知の技術を用いて行うことができる。ラミネート封止工程の方法は、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、ウェットラミネート、ドライラミネート、ホットメルトラミネート、押出しラミネート、共押出成型ラミネート、押出コーティング、光硬化接着剤によるラミネート、又はサーマルラミネート等が挙げられる。なかでも有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤によるラミネート法、太陽電池で実績のあるホットメルトラミネート、又はサーマルラミネートが好ましく、さらに、ホットメルトラミネート又はサーマルラミネートがシート状の封止材を使用できる点でより好ましい。   The laminate production shown in FIG. 4 can be performed using a known technique. The method of the laminate sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but for example, wet lamination, dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, coextrusion molding lamination, extrusion coating, photocuring adhesive A laminate, a thermal laminate, etc. are mentioned. Among them, a laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, a hot melt laminate or a thermal laminate having a proven record in solar cells is preferable, and a hot melt laminate or a thermal laminate is a sheet-like sealing material. Is more preferable in that it can be used.

ラミネート封止工程の加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。ラミネート封止工程の加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下である。ラミネート封止工程の圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5、7がはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。なお、2個以上の太陽電池素子6を直列又は並列接続したものも上記と同様にして、製造することができる。   The heating temperature in the laminate sealing step is usually 130 ° C or higher, preferably 140 ° C or higher, and is usually 180 ° C or lower, preferably 170 ° C or lower. The heating time in the laminate sealing step is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, and is usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure in the laminate sealing step is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. By setting the pressure within this range, sealing can be reliably performed, and the sealing materials 5 and 7 from the end can be prevented from protruding or reduced in film thickness due to over-pressurization, thereby ensuring dimensional stability. In addition, what connected two or more solar cell elements 6 in series or in parallel can be manufactured similarly to the above.

[2.13 用途]
本発明の太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明の薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
[2.13 Applications]
There is no restriction | limiting in the use of the solar cell of this invention, especially the thin film solar cell 14 mentioned above, It can use for arbitrary uses. Examples of fields to which the thin film solar cell of the present invention is applied include solar cells for building materials, solar cells for automobiles, solar cells for interiors, solar cells for railways, solar cells for ships, solar cells for airplanes, solar cells for spacecraft. Batteries, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

本発明の太陽電池、特には薄膜太陽電池はそのまま用いても、基材上に太陽電池を設置して太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図5に模式的に示すように、基材12上に薄膜太陽電池14を備えた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。具体例を挙げると、基材12として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けることにより、太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製することができる。   The solar cell of the present invention, particularly a thin film solar cell, may be used as it is, or a solar cell may be installed on a substrate and used as a solar cell module. For example, as schematically shown in FIG. 5, a solar cell module 13 provided with a thin film solar cell 14 on a substrate 12 may be prepared and used at a place of use. As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a solar cell panel can be produced as the solar cell module 13 by providing the thin film solar cell 14 on the surface of the plate material.

基材12は太陽電池素子6を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア、若しくはチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、若しくはポリノルボルネン等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、若しくはアルミニウム等の金属;又は、ステンレス、チタン、若しくはアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート若しくはラミネートしたもの等の複合材料;等が挙げられる。   The substrate 12 is a support member that supports the solar cell element 6. Examples of the material for forming the substrate 12 include inorganic materials such as glass, sapphire, or titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, Organic materials such as fluororesin, vinyl chloride, polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, or polynorbornene; paper materials such as paper or synthetic paper; stainless steel, titanium, aluminum, etc. Or a composite material such as a metal such as stainless steel, titanium, or aluminum whose surface is coated or laminated in order to impart insulation. That.

なお、基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。基材12の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)等が挙げられる。   In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength. When the example of the base material 12 is given, Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like may be mentioned.

基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。   Although there is no restriction | limiting in the shape of the base material 12, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of the base material 12, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. This solar cell panel can be installed on the outer wall of a building.

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例の記載に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to description of a following example.

[合成例1:ベンゾジピロール化合物P1の合成]

Figure 2013187419
[Synthesis Example 1: Synthesis of benzodipyrrole compound P1]
Figure 2013187419

2,3,6,7−テトラフェニルベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジピロール(化合物E1)は、D.A.Kinsley,S.G.P.Plants.J.Chem.Soc.,1958,1−7に記載された方法に従って合成した。   2,3,6,7-tetraphenylbenzo [1,2-b: 4,5-b '] dipyrrole (compound E1) A. Kinsley, S.M. G. P. Plants. J. et al. Chem. Soc. , 1958, 1-7.

化合物E1(2.76g,6.00mmol)とヨードベンゼン(3.21mL,28.8mmol)の混合物をトルエン(70mL)に懸濁させた後、反応液中にアルゴンガスを10分間通気させた。この懸濁液にt−ブトキシナトリウム(2.31g,24.0mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン(1.0Mトルエン溶液,0.68mL,0.68mmol)、及びトリス(ジベンジリデンアセトン)(クロロホルム)ジパラジウム(0)(648mg,0.63mmol)を加えた後、36時間還流攪拌した。その後、反応液を室温まで冷却し、沈殿物をろ取した。得られた淡緑色固体をクロロホルム及び水で洗浄した後乾燥させることで、化合物P1(2.58g,4.21mmol)を淡黄色固体として得た(収率70%)。化合物P1の同定は、H NMR、13C NMR、質量分析、及び元素分析により行った。 A mixture of compound E1 (2.76 g, 6.00 mmol) and iodobenzene (3.21 mL, 28.8 mmol) was suspended in toluene (70 mL), and then argon gas was bubbled through the reaction solution for 10 minutes. To this suspension was added t-butoxy sodium (2.31 g, 24.0 mmol), tri-t-butylphosphine (1.0 M toluene solution, 0.68 mL, 0.68 mmol), and tris (dibenzylideneacetone) (chloroform). ) Dipalladium (0) (648 mg, 0.63 mmol) was added and stirred at reflux for 36 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature, and the precipitate was collected by filtration. The obtained pale green solid was washed with chloroform and water and then dried to obtain Compound P1 (2.58 g, 4.21 mmol) as a pale yellow solid (yield 70%). The compound P1 was identified by 1 H NMR, 13 C NMR, mass spectrometry, and elemental analysis.

1,2,3,5,6,7−ヘキサフェニルベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジピロール(化合物P1)
H NMR(500MHz,1,1,2,2−テトラクロロエタン−d):δ7.08−7.09(m,10H),7.15(t,J=7.2Hz,2H),7.23−7.26(m,10H),7.30−7.35(m,8H),7.59(s,2H);
13C NMR(126MHz,1,1,2,2−テトラクロロエタン−d):δ99.0,116.5,125.7,126.4,126.8,127.1,127.7,128.2,128.5,129.0,130.3,131.3,132.3,135.6,136.4,138.6,139.0.
質量分析(APCI+):613(M+H).
元素分析:計算値(C4852):C,90.16;H,5.26;N,4.57.実測値:C,90.13;H,5.39;N,4.62.
1,2,3,5,6,7-hexaphenylbenzo [1,2-b: 4,5-b ′] dipyrrole (compound P1)
1 H NMR (500 MHz, 1,1,2,2-tetrachloroethane-d 2 ): δ 7.08-7.09 (m, 10H), 7.15 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 7 .23-7.26 (m, 10H), 7.30-7.35 (m, 8H), 7.59 (s, 2H);
13 C NMR (126 MHz, 1,1,2,2-tetrachloroethane-d 2 ): δ 99.0, 116.5, 125.7, 126.4, 126.8, 127.1, 127.7, 128 .2,128.5,129.0,130.3,131.3,132.3,135.6,136.4,138.6,139.0.
Mass spectrum (APCI +): 613 (M + H).
Calcd (C 48 H 52 N 2) : C, 90.16; H, 5.26; N, 4.57. Found: C, 90.13; H, 5.39; N, 4.62.

[合成例2:ベンゾジピロール化合物P23の合成]

Figure 2013187419
[Synthesis Example 2: Synthesis of benzodipyrrole compound P23]
Figure 2013187419

合成例1と同様にして合成した化合物E1(1.00g,2.17mmol)と水素化ナトリウム(331mg,8.68mmol)の混合物をテトラヒドロフラン(100mL)に溶解させた後、室温にて5時間撹拌した。この溶液に1,3−プロパンスルトン(850μL,9.77mmol)を加えた後、13時間加熱還流した。反応溶液を室温まで冷却し、残存している水素化ナトリウムを処理するためにメタノールを加えた。沈殿物をろ過し、クロロホルムで洗浄した。得られた粗生成物を水/アセトン(1/1)混合溶媒から2回再結晶することにより、化合物P23(512mg,0.684mmol)を無色固体として得た(収率32%)。同定はH NMR、13C NMR、及び質量分析により行った。 A mixture of compound E1 (1.00 g, 2.17 mmol) synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 and sodium hydride (331 mg, 8.68 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (100 mL) and stirred at room temperature for 5 hours. did. 1,3-propane sultone (850 μL, 9.77 mmol) was added to the solution, and the mixture was heated to reflux for 13 hours. The reaction solution was cooled to room temperature and methanol was added to treat the remaining sodium hydride. The precipitate was filtered and washed with chloroform. The obtained crude product was recrystallized twice from a mixed solvent of water / acetone (1/1) to obtain Compound P23 (512 mg, 0.684 mmol) as a colorless solid (yield 32%). Identification was performed by 1 H NMR, 13 C NMR, and mass spectrometry.

H NMR(500MHz,DMSO−d):δ1.00(quint,J=7.5Hz,4H),1.31(t,J=7.5Hz,4H),3.33(t,J=7.5Hz,4H),6.29(t,J=7.4Hz,2H),6.43(t,J=7.4Hz,4H),6.47(d,J=7.4Hz,4H),6.51(d,J=6.3Hz,4H),6.54−6.60(m,6H),6.91(s,2H);
13C NMR(126MHz,DMSO−d):δ25.58,42.62,48.87,98.17,113.36,123.75,124.72,125.17,128.16,128.36,128.51,129.41,130.94,132.11,133.91,135.31,138.18.
質量分析(APCI−):m/z 703([M+H−2Na]).
1 H NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ): δ1.00 (quant, J = 7.5 Hz, 4H), 1.31 (t, J = 7.5 Hz, 4H), 3.33 (t, J = 7.5 Hz, 4H), 6.29 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 6.43 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 6.47 (d, J = 7.4 Hz, 4H) ), 6.51 (d, J = 6.3 Hz, 4H), 6.54-6.60 (m, 6H), 6.91 (s, 2H);
13 C NMR (126 MHz, DMSO-d 6 ): δ 25.58, 42.62, 48.87, 98.17, 113.36, 123.75, 124.72, 125.17, 128.16, 128. 36, 128.51, 129.41, 130.94, 132.11, 133.91, 135.31, 138.18.
Mass spectrometry (APCI-): m / z 703 ([M + H-2Na] - ).

[合成例3:ベンゾジピロール化合物P9の合成]

Figure 2013187419
[Synthesis Example 3: Synthesis of benzodipyrrole compound P9]
Figure 2013187419

D.A.Kinsley,S.G.P.Plants.J.Chem.Soc.,1958,1−7に記載された方法に従って上記化合物E2を合成した。化合物E2(223mg,0.484mmol)とヨードベンゼン(0.162mL,1.45mmol)の混合物をトルエン(3mL)に懸濁させた後、反応液中にアルゴンガスを10分間通気させた。この懸濁液にt−ブトキシナトリウム(186mg,1.94mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン(1.0Mトルエン溶液,0.0968mL,0.0968mmol)、及びトリス(ジベンジリデンアセトン)(クロロホルム)ジパラジウム(0)(25.1mg,0.0242mmol)を加えた後、20時間還流攪拌した。その後、反応液を室温まで冷却し、沈殿物をろ取した。得られた淡緑色固体をクロロホルム及び水で洗浄した後乾燥させることで、化合物P9(111mg,0.181mmol)を白色固体として得た(収率37%)。化合物P9の同定は、質量分析、及び元素分析により行った。   D. A. Kinsley, S.M. G. P. Plants. J. et al. Chem. Soc. , 1958, 1-7, and the above compound E2 was synthesized. A mixture of compound E2 (223 mg, 0.484 mmol) and iodobenzene (0.162 mL, 1.45 mmol) was suspended in toluene (3 mL), and then argon gas was bubbled through the reaction solution for 10 minutes. To this suspension was added t-butoxy sodium (186 mg, 1.94 mmol), tri-t-butylphosphine (1.0 M toluene solution, 0.0968 mL, 0.0968 mmol), and tris (dibenzylideneacetone) (chloroform) Palladium (0) (25.1 mg, 0.0242 mmol) was added, and the mixture was stirred at reflux for 20 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature, and the precipitate was collected by filtration. The obtained light green solid was washed with chloroform and water and then dried to obtain compound P9 (111 mg, 0.181 mmol) as a white solid (yield 37%). Compound P9 was identified by mass spectrometry and elemental analysis.

質量分析(APCI+):614(M+1).
元素分析:計算値(C4852):C,90.16;H,5.26;N,4.57.実測値:C,90.25;H,5.35;N,4.44.
Mass spectrometry (APCI +): 614 (M + 1).
Calcd (C 48 H 52 N 2) : C, 90.16; H, 5.26; N, 4.57. Found: C, 90.25; H, 5.35; N, 4.44.

[実施例1:薄膜積層型光電変換素子の作製と評価]
図2に示される、上述の第2の実施形態に係る光電変換素子を、以下の方法で作製した。まず、ガラス基板(基板101)の上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を145nm堆積した(シート抵抗8.4Ω)。そして、透明導電膜を通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングすることにより、陽極102を形成した。このようにITO透明導電膜の陽極102が形成されたガラス基板を、界面活性剤を用いた超音波洗浄、超純水を用いた水洗、超純水を用いた超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローによって乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
[Example 1: Production and evaluation of thin film laminated photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element according to the second embodiment shown in FIG. 2 was produced by the following method. First, an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film was deposited at 145 nm on a glass substrate (substrate 101) (sheet resistance 8.4Ω). Then, the anode 102 was formed by patterning the transparent conductive film into a stripe having a width of 2 mm using a normal photolithography technique and hydrochloric acid etching. After the glass substrate on which the anode 102 of the ITO transparent conductive film is thus formed is cleaned in the order of ultrasonic cleaning using a surfactant, water cleaning using ultra pure water, and ultrasonic cleaning using ultra pure water. Then, it was dried by nitrogen blowing, and finally ultraviolet ozone cleaning was performed.

陽極102が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内に設置し,真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに、合成例1で得られたベンゾジピロール化合物P1、五酸化バナジウム、及びチタニルフタロシアニン(TiOPc)を別々に入れた。油回転ポンプを用いて真空蒸着装置から粗排気を行った後、真空蒸着装置内の真空度が2.5×10−4Paとなるまでクライオポンプを用いて排気した。その後、ベンゾジピロール化合物P1と五酸化バナジウムが入ったメタルボートをそれぞれ加熱し、ベンゾジピロール化合物P1及び五酸化バナジウムを陽極102上に共蒸着した。蒸着時の真空度は2.5×10−4Pa、ベンゾジピロール化合物P1及び五酸化バナジウムの蒸着速度は、それぞれ0.01nm/秒及び0.004nm/秒であった。こうして、五酸化バナジウムを50モル%含有する層を5nmの膜厚で成膜した。続いて,五酸化バナジウムのボートを加熱するのを止め、同様にしてベンゾジピロール化合物P1の層を15nmの膜厚でさらに成膜した。こうして、陽極バッファ層103を形成した。 The glass substrate on which the anode 102 was formed was placed in a vacuum vapor deposition apparatus, and the benzodipyrrole compound P1, vanadium pentoxide, and titanyl phthalocyanine (obtained in Synthesis Example 1) were placed on a metal boat disposed in the vacuum vapor deposition apparatus. TiOPc) was added separately. After performing rough evacuation from the vacuum vapor deposition apparatus using an oil rotary pump, it was evacuated using a cryopump until the degree of vacuum in the vacuum vapor deposition apparatus became 2.5 × 10 −4 Pa. Thereafter, the metal boats containing the benzodipyrrole compound P1 and vanadium pentoxide were heated, and the benzodipyrrole compound P1 and vanadium pentoxide were co-deposited on the anode 102. The degree of vacuum during the deposition was 2.5 × 10 −4 Pa, and the deposition rates of the benzodipyrrole compound P1 and vanadium pentoxide were 0.01 nm / second and 0.004 nm / second, respectively. Thus, a layer containing 50 mol% of vanadium pentoxide was formed to a thickness of 5 nm. Subsequently, heating of the vanadium pentoxide boat was stopped, and a layer of benzodipyrrole compound P1 was further formed to a thickness of 15 nm in the same manner. Thus, the anode buffer layer 103 was formed.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

次に陽極バッファ層103上に、活性層(p−層)104aを形成した。活性層104aを形成する材料としてはチタニルフタロシアニン(TiOPc)を用いた。真空蒸着装置内に設置したチタニルフタロシアニンが入った金属ボートを加熱して、陽極バッファ層103と同様にして蒸着を行った。蒸着時の真空度は1.0×10−4Pa、蒸着速度は0.15nm/秒であった。こうして、活性層104aを40nmの膜厚で成膜した。 Next, an active layer (p− layer) 104 a was formed on the anode buffer layer 103. As a material for forming the active layer 104a, titanyl phthalocyanine (TiOPc) was used. A metal boat containing titanyl phthalocyanine installed in a vacuum vapor deposition apparatus was heated to perform vapor deposition in the same manner as the anode buffer layer 103. The degree of vacuum during the deposition was 1.0 × 10 −4 Pa, and the deposition rate was 0.15 nm / second. Thus, the active layer 104a was formed with a film thickness of 40 nm.

次に活性層104a上に、活性層(n−層)104bを形成した。具体的にはまず、活性層104aが形成された基板を、真空蒸着室に接続された窒素グローブボックス内に取り出した。そして、活性層104aの上にフラーレン誘導体(PCBM)のトルエン溶液(0.7重量%)をスピンコートによって、スピン回転数1000rpmで塗布し、フラーレン誘導体(PCBM)を含有する活性層104bを形成した。以上のようにして陽極バッファ層103上に、活性層(p−層)104a及び活性層(n−層)104bからなる活性層104を形成した。   Next, an active layer (n− layer) 104b was formed on the active layer 104a. Specifically, first, the substrate on which the active layer 104a was formed was taken out into a nitrogen glove box connected to the vacuum deposition chamber. Then, a toluene solution (0.7% by weight) of a fullerene derivative (PCBM) was applied onto the active layer 104a by spin coating at a spin rotation speed of 1000 rpm to form an active layer 104b containing the fullerene derivative (PCBM). . As described above, the active layer 104 including the active layer (p− layer) 104a and the active layer (n− layer) 104b was formed on the anode buffer layer 103.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

次に活性層104上に、陰極バッファ層105を形成した。具体的には、以下の手順で陰極バッファ層105を形成した。すなわち、活性層104が形成された基板101を真空蒸着装置内に再度配置した。また、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートにバソクプロイン(BCP)を入れた。油回転ポンプを用いて真空蒸着装置から粗排気を行った後、真空蒸着装置内の真空度が1.8×10−4Paとなるまでクライオポンプを用いて排気した。その後、BCPが入ったメタルボートを加熱して、BCPを活性層104上に蒸着した。蒸着時の真空度は1.7×10−4Pa、蒸着速度は0.1nm/秒であった。こうして、活性層104上にBCPからなる陰極バッファ層105を形成した。陰極バッファ層105の膜厚は6nmであった。 Next, the cathode buffer layer 105 was formed on the active layer 104. Specifically, the cathode buffer layer 105 was formed by the following procedure. That is, the substrate 101 on which the active layer 104 was formed was placed again in the vacuum deposition apparatus. Moreover, bathocuproine (BCP) was put into a metal boat arranged in a vacuum deposition apparatus. After rough evacuation from the vacuum deposition apparatus using an oil rotary pump, evacuation was performed using a cryopump until the degree of vacuum in the vacuum deposition apparatus was 1.8 × 10 −4 Pa. Thereafter, the metal boat containing BCP was heated to deposit BCP on the active layer 104. The degree of vacuum during deposition was 1.7 × 10 −4 Pa, and the deposition rate was 0.1 nm / second. Thus, the cathode buffer layer 105 made of BCP was formed on the active layer 104. The film thickness of the cathode buffer layer 105 was 6 nm.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

次に、陰極バッファ層105上に陰極106を形成した。具体的には、以下の手順で陰極106を形成した。すなわち、陰極バッファ層105上に、2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極102のITOストライプと直交するように密着させた。このシャドーマスクは、陰極106を形成するためのマスクとして用いられる。そしてマスクが配置された基板101を真空蒸着装置内に配置し、真空蒸着装置内の真空度が2.6×10−4Paとなるまで排気を行った。そして、陰極バッファ層105上にアルミニウムを蒸着した。蒸着時の真空度は2.6×10−4Pa、蒸着速度は0.5nm/秒であった。こうして、アルミニウムを含有する陰極106を形成した。陰極106の膜厚は80nmであった。 Next, the cathode 106 was formed on the cathode buffer layer 105. Specifically, the cathode 106 was formed by the following procedure. That is, a stripe shadow mask having a width of 2 mm was adhered onto the cathode buffer layer 105 so as to be orthogonal to the ITO stripe of the anode 102. This shadow mask is used as a mask for forming the cathode 106. And the board | substrate 101 with which the mask was arrange | positioned was arrange | positioned in a vacuum evaporation system, and it exhausted until the vacuum degree in a vacuum evaporation system became 2.6 * 10 <-4> Pa. Then, aluminum was deposited on the cathode buffer layer 105. The degree of vacuum during deposition was 2.6 × 10 −4 Pa, and the deposition rate was 0.5 nm / second. Thus, a cathode 106 containing aluminum was formed. The film thickness of the cathode 106 was 80 nm.

以上のようにして得られた基板101、陽極102、陽極バッファ層103、活性層104、陰極バッファ層105、及び陰極106を含む積層体を窒素グローブボックス内に配置し、陰極106側に背面ガラス板を配置して、背面ガラス板と基板101とを光硬化樹脂を用いて貼り合わせることにより、積層体を封止した。以上のようにして、2mm×2mmのサイズの受光面積部分を有する光電変換素子を作製した。     The laminate including the substrate 101, the anode 102, the anode buffer layer 103, the active layer 104, the cathode buffer layer 105, and the cathode 106 obtained as described above is placed in a nitrogen glove box, and the back glass is placed on the cathode 106 side. A laminated body was sealed by arranging a plate and bonding the back glass plate and the substrate 101 together using a photo-curing resin. As described above, a photoelectric conversion element having a light receiving area portion having a size of 2 mm × 2 mm was produced.

以上のように作製された光電変換素子に、ソーラシュミレーター(AM1.5G)の光を100mW/cmの照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、開放電圧(Voc)は0.62V、短絡電流(Jsc)は11.2mA/cm、フィルファクター(FF)は0.38、エネルギー変換効率(PCE)は2.7%であった。 The photoelectric conversion element produced as described above was irradiated with light from a solar simulator (AM1.5G) at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure voltage-current characteristics. As a result, the open circuit voltage (Voc) was 0.62 V, the short circuit current (Jsc) was 11.2 mA / cm 2 , the fill factor (FF) was 0.38, and the energy conversion efficiency (PCE) was 2.7%. .

[比較例1]
陽極バッファ層103に導電性高分子であるPEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸))を用いた他は実施例1と同様にして素子を作製した。具体的には、比較例1においては以下のように陽極バッファ層103を作製した。まず、PEDOT:PSS(スタルクヴイテック社製、品名CLEVIOSTM AI 4083)を陽極102上に1500rpmの回転数でスピンコートした。その後、大気中120℃で10分間加熱乾燥し、さらに窒素中180℃で3分間加熱処理することにより、PEDOT:PSSを含有する陽極バッファ層103を形成した。陽極バッファ層103の膜厚は30nmであった。
[Comparative Example 1]
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrenesulfonic acid)) which is a conductive polymer was used for the anode buffer layer 103. . Specifically, in Comparative Example 1, the anode buffer layer 103 was produced as follows. First, PEDOT: PSS (product name CLEVIOS AI 4083, manufactured by Stark Vitec Co., Ltd.) was spin-coated on the anode 102 at a rotational speed of 1500 rpm. Then, the anode buffer layer 103 containing PEDOT: PSS was formed by heat-drying for 10 minutes at 120 degreeC in air | atmosphere, and also heat-processing for 3 minutes at 180 degreeC in nitrogen. The thickness of the anode buffer layer 103 was 30 nm.

このように作製された光電変換素子に、ソーラシュミレーター(AM1.5G)の光を100mW/cmの照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、開放電圧(Voc)は0.66V、短絡電流(Jsc)は9.6mA/cm、フィルファクター(FF)は0.31、エネルギー変換効率(PCE)は2.0%であった。 The photoelectric conversion element thus fabricated was irradiated with light from a solar simulator (AM1.5G) at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure voltage-current characteristics. As a result, the open circuit voltage (Voc) was 0.66 V, the short circuit current (Jsc) was 9.6 mA / cm 2 , the fill factor (FF) was 0.31, and the energy conversion efficiency (PCE) was 2.0%. .

[実施例2:バルクヘテロ型光電変換素子の作製と評価]
図1に示される、上述の第1の実施形態に係る光電変換素子を、以下の方法で作製した。基板101は実施例1と同様の基板を用い、陽極102は実施例1と同様に形成した。その後、実施例1と同様に基板の洗浄を行った。
[Example 2: Production and evaluation of bulk hetero photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element according to the first embodiment shown in FIG. 1 was produced by the following method. The substrate 101 was the same as that in Example 1, and the anode 102 was formed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the substrate was cleaned in the same manner as in Example 1.

陽極バッファ層103は、ベンゾジピロール化合物P9をベンゾジピロール化合物P1の代わりに用いたことを除いては、実施例1と同様にして、真空蒸着により形成した。蒸着時の真空度は1.5×10−4Pa、ベンゾジピロール化合物P9及び五酸化バナジウムの蒸着速度は、それぞれ0.04nm/秒及び0.02nm/秒であった。実施例1と同様に、五酸化バナジウムを50モル%含有する層を5nmの膜厚で成膜し、さらにベンゾジピロール化合物P9の層を15nmの膜厚で成膜した。 The anode buffer layer 103 was formed by vacuum deposition in the same manner as in Example 1 except that the benzodipyrrole compound P9 was used instead of the benzodipyrrole compound P1. The degree of vacuum during the deposition was 1.5 × 10 −4 Pa, and the deposition rates of the benzodipyrrole compound P9 and vanadium pentoxide were 0.04 nm / second and 0.02 nm / second, respectively. Similarly to Example 1, a layer containing 50 mol% of vanadium pentoxide was formed to a thickness of 5 nm, and a layer of benzodipyrrole compound P9 was formed to a thickness of 15 nm.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

次に、陽極バッファ層103を形成した基板を窒素グローブボックスに入れ、陽極バッファ層103上に活性層104を形成した。活性層104の形成は以下のように行った。まず、電子供与体であるP3HT(レジオレギュラーポリ(3−ヘキシルチオフェン))と電子受容体であるPCBMとをそれぞれ1重量%ずつ含有するODCB(オルトジクロロベンゼン)溶液を塗布液として調製した。そして、この塗布液を陽極バッファ層103の上に回転数600rpmでスピンコートした。塗布後、70℃で10分間乾燥処理を行うことにより、活性層104を形成した。   Next, the substrate on which the anode buffer layer 103 was formed was placed in a nitrogen glove box, and the active layer 104 was formed on the anode buffer layer 103. The active layer 104 was formed as follows. First, an ODCB (orthodichlorobenzene) solution containing 1% by weight of P3HT (regioregular poly (3-hexylthiophene)) as an electron donor and PCBM as an electron acceptor was prepared as a coating solution. Then, this coating solution was spin-coated on the anode buffer layer 103 at a rotation speed of 600 rpm. After application, the active layer 104 was formed by performing a drying process at 70 ° C. for 10 minutes.

その後、活性層104上に、実施例1と同様にアルミニウムの陰極106を蒸着した。蒸着終了後、グローブボックス中で、120℃で10分間加熱処理を行った。さらに、実施例1と同様に封止を行うことにより、光電変換素子を作製した。   Thereafter, an aluminum cathode 106 was deposited on the active layer 104 in the same manner as in Example 1. After vapor deposition, heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes in a glove box. Furthermore, the photoelectric conversion element was produced by sealing similarly to Example 1. FIG.

このように作製された光電変換素子に、ソーラシュミレーター(AM1.5G)の光を100mW/cmの照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、開放電圧(Voc)は0.33V、短絡電流(Jsc)は5.8mA/cm、フィルファクター(FF)は0.38、エネルギー変換効率(PCE)は0.7%であった。 The photoelectric conversion element thus fabricated was irradiated with light from a solar simulator (AM1.5G) at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure voltage-current characteristics. As a result, the open circuit voltage (Voc) was 0.33 V, the short circuit current (Jsc) was 5.8 mA / cm 2 , the fill factor (FF) was 0.38, and the energy conversion efficiency (PCE) was 0.7%. .

[比較例2]
陽極バッファ層103に導電性高分子であるPEDOT:PSSを用いた他は実施例2と同様にして素子を作製した。具体的には、陽極バッファ層103は比較例1と同様に作製した。
[Comparative Example 2]
A device was fabricated in the same manner as in Example 2 except that PEDOT: PSS, which is a conductive polymer, was used for the anode buffer layer 103. Specifically, the anode buffer layer 103 was produced in the same manner as in Comparative Example 1.

このように作製された光電変換素子に、ソーラシュミレーター(AM1.5G)の光を100mW/cmの照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、開放電圧(Voc)は0.39V、短絡電流(Jsc)は6.2mA/cm、フィルファクター(FF)は0.19、エネルギー変換効率(PCE)は0.5%であった。電流−電圧特性は、S字状に屈曲した形状を有していた。 The photoelectric conversion element thus fabricated was irradiated with light from a solar simulator (AM1.5G) at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure voltage-current characteristics. As a result, the open circuit voltage (Voc) was 0.39 V, the short circuit current (Jsc) was 6.2 mA / cm 2 , the fill factor (FF) was 0.19, and the energy conversion efficiency (PCE) was 0.5%. . The current-voltage characteristic had a shape bent in an S shape.

[実施例3:i−層を有する薄膜積層型光電変換素子の作製と評価]
図3に示される、第3の実施形態に係る光電変換素子を、以下の方法で作製した。基板101は実施例1と同様の基板を用い、陽極102は実施例1と同様に形成した。その後、実施例1と同様に基板の洗浄を行った。
[Example 3: Production and evaluation of thin film laminated photoelectric conversion element having i-layer]
The photoelectric conversion element according to the third embodiment shown in FIG. 3 was produced by the following method. The substrate 101 was the same as that in Example 1, and the anode 102 was formed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the substrate was cleaned in the same manner as in Example 1.

陽極バッファ層103は、以下のようにして作製した。まず、溶媒として水/アセトン(1/1)混合溶媒を用い、0.5重量%の合成例2で得られたベンゾジピロール化合物P23と、ベンゾジピロール化合物P23に対して50モル%のp−トルエンスルホン酸とを含有する塗布液を調製した。この塗布液を陽極102上に回転数3000rpmでスピンコートした。塗布後の基板を大気中120℃で10分間加熱乾燥し、さらに窒素中180℃で10分間加熱処理することにより、ベンゾジピロール化合物P23とp−トルエンスルホン酸とを含有する陽極バッファ層103を形成した。陽極バッファ層103の膜厚は20nmであった。   The anode buffer layer 103 was produced as follows. First, using a water / acetone (1/1) mixed solvent as a solvent, 0.5% by weight of the benzodipyrrole compound P23 obtained in Synthesis Example 2 and 50 mol% of p with respect to the benzodipyrrole compound P23. -A coating solution containing toluenesulfonic acid was prepared. This coating solution was spin-coated on the anode 102 at a rotational speed of 3000 rpm. The substrate after coating was heat-dried at 120 ° C. for 10 minutes in the atmosphere, and further heat-treated at 180 ° C. for 10 minutes in nitrogen, whereby the anode buffer layer 103 containing the benzodipyrrole compound P23 and p-toluenesulfonic acid was formed. Formed. The thickness of the anode buffer layer 103 was 20 nm.

Figure 2013187419
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次に陽極バッファ層103上に、活性層(p−層)104aを形成した。具体的には、以下の手順で活性層104aを形成した。すなわち、テトラベンゾポルフィリン化合物の前駆体である化合物CP−1を、クロロベンゼンとクロロホルムとの混合溶媒(重量比2:1)に0.5重量%溶解させた塗布液を調製した。そして、この塗布液を陽極バッファ層103上に回転数1500rpmでスピンコートすることによって塗布した。塗布後、ホットプレート上、180℃で20分間加熱処理を行った。この加熱処理により褐色の前駆体膜は緑色のテトラベンゾポルフィリン(化合物BP−1)の膜へと変換される。こうして、テトラベンゾポルフィリン(化合物BP−1)を含有する結晶性の活性層(p−層)104aを形成した。活性層104aの平均膜厚は25nmであった。化合物CP−1(1,4,8,11,15,18,22,25−オクタヒドロ−1,4:8,11:15,18:22,25−テトラエタノ−29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィリン)の合成は、特開2003−304014号公報に記載の方法を参考にして合成した。   Next, an active layer (p− layer) 104 a was formed on the anode buffer layer 103. Specifically, the active layer 104a was formed by the following procedure. That is, a coating solution was prepared by dissolving 0.5 wt% of compound CP-1 which is a precursor of a tetrabenzoporphyrin compound in a mixed solvent of chlorobenzene and chloroform (weight ratio 2: 1). Then, this coating solution was applied onto the anode buffer layer 103 by spin coating at a rotation speed of 1500 rpm. After the application, heat treatment was performed on a hot plate at 180 ° C. for 20 minutes. By this heat treatment, the brown precursor film is converted into a film of green tetrabenzoporphyrin (compound BP-1). Thus, a crystalline active layer (p-layer) 104a containing tetrabenzoporphyrin (compound BP-1) was formed. The average film thickness of the active layer 104a was 25 nm. Compound CP-1 (1,4,8,11,15,18,22,25-octahydro-1,4: 8,11: 15, 18: 22,25-tetraethano-29H, 31H-tetrabenzo [b, g , L, q] porphyrin) was synthesized with reference to the method described in JP-A No. 2003-304014.

Figure 2013187419
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次に活性層104a上に、活性層(i−層)104cを形成した。具体的には、以下の手順で活性層104bを形成した。すなわち、0.6重量%の化合物CP−1と、0.8重量%のフラーレン誘導体SIMEF2とを、クロロベンゼンとクロロホルムとの混合溶媒(重量比1:1)に溶解させた塗布液を調製した。そして、この塗布液を活性層104a上に回転数1500rpmでスピンコートすることによって塗布した。塗布後、180℃で20分間加熱処理を行った。この加熱処理により化合物CP−1は化合物BP−1へと変換される。こうして、テトラベンゾポルフィリン(化合物BP−1)及びフラーレン誘導体SIMEF2を含有する活性層(i−層)104cを形成した。フラーレン誘導体化合物SIMEF2は、特開2011−098906号公報に記載の方法を参考にして合成した。   Next, an active layer (i-layer) 104c was formed on the active layer 104a. Specifically, the active layer 104b was formed by the following procedure. That is, a coating solution was prepared by dissolving 0.6% by weight of compound CP-1 and 0.8% by weight of fullerene derivative SIMEF2 in a mixed solvent of chlorobenzene and chloroform (weight ratio 1: 1). Then, this coating solution was applied onto the active layer 104a by spin coating at a rotation speed of 1500 rpm. After application, heat treatment was performed at 180 ° C. for 20 minutes. By this heat treatment, compound CP-1 is converted to compound BP-1. Thus, an active layer (i-layer) 104c containing tetrabenzoporphyrin (compound BP-1) and the fullerene derivative SIMEF2 was formed. Fullerene derivative compound SIMEF2 was synthesized with reference to the method described in JP2011-098906A.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

次に活性層104c上に、活性層(n−層)104bを形成した。具体的には、以下の手順で活性層104bを形成した。すなわち、0.7重量%のフラーレン誘導体SIMEF2をトルエンに溶解させた塗布液を調製した。そして、この塗布液を活性層104c上に回転数1000rpmでスピンコートすることによって塗布した。塗布後、120℃で10分間乾燥を行うことにより、フラーレン誘導体(SIMEF2)を含有する活性層(n−層)104bを形成した。   Next, an active layer (n− layer) 104b was formed on the active layer 104c. Specifically, the active layer 104b was formed by the following procedure. That is, a coating solution in which 0.7% by weight of the fullerene derivative SIMEF2 was dissolved in toluene was prepared. Then, this coating solution was applied onto the active layer 104c by spin coating at 1000 rpm. After application, the active layer (n-layer) 104b containing the fullerene derivative (SIMEF2) was formed by drying at 120 ° C. for 10 minutes.

以上のようにして陽極バッファ層103上に、活性層(p−層)104a、活性層(i−層)104c、及び活性層(n−層)104bからなる活性層104を形成した。   As described above, the active layer 104 including the active layer (p-layer) 104a, the active layer (i-layer) 104c, and the active layer (n-layer) 104b was formed on the anode buffer layer 103.

次に活性層104上に、陰極バッファ層105を形成した。具体的には、以下の手順で陰極バッファ層105を形成した。すなわち、活性層104が形成された基板101を真空蒸着装置内に配置した。また、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートにフェナントロリン化合物(NBphen)を入れた。油回転ポンプを用いて真空蒸着装置から粗排気を行った後、真空蒸着装置内の真空度が2.6×10−4Paとなるまでクライオポンプを用いて排気した。その後、NBphenが入ったメタルボートを加熱してNBphenを活性層104上に蒸着した。蒸着時の真空度は2.6×10−4Pa、蒸着速度は0.1nm/秒であった。こうして、活性層104上にNBphenからなる陰極バッファ層105を形成した。陰極バッファ層105の膜厚は5nmであった。 Next, the cathode buffer layer 105 was formed on the active layer 104. Specifically, the cathode buffer layer 105 was formed by the following procedure. That is, the substrate 101 on which the active layer 104 was formed was placed in a vacuum deposition apparatus. Moreover, the phenanthroline compound (NBphen) was put into the metal boat arrange | positioned in a vacuum evaporation system. After rough evacuation from the vacuum deposition apparatus using an oil rotary pump, evacuation was performed using a cryopump until the degree of vacuum in the vacuum deposition apparatus was 2.6 × 10 −4 Pa. Thereafter, the metal boat containing NBphen was heated to deposit NBphen on the active layer 104. The degree of vacuum during deposition was 2.6 × 10 −4 Pa, and the deposition rate was 0.1 nm / second. Thus, the cathode buffer layer 105 made of NBphen was formed on the active layer 104. The film thickness of the cathode buffer layer 105 was 5 nm.

Figure 2013187419
Figure 2013187419

その後、陰極バッファ層105上に、実施例1と同様にアルミニウムの陰極106を蒸着し、さらに実施例1と同様に封止を行うことにより、光電変換素子を作製した。   Thereafter, an aluminum cathode 106 was deposited on the cathode buffer layer 105 in the same manner as in Example 1, and sealing was performed in the same manner as in Example 1 to produce a photoelectric conversion element.

このように作製された光電変換素子に、分光した単色光(450nm)を照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、この波長における外部量子効率は54%であった。外部量子効率は分光された単色光の入射フォトン数で、素子の短絡電流の電荷数を割った値である。   The thus produced photoelectric conversion element was irradiated with spectral monochromatic light (450 nm), and voltage-current characteristics were measured. As a result, the external quantum efficiency at this wavelength was 54%. The external quantum efficiency is a value obtained by dividing the number of incident photons of monochromatic light separated by the number of charges of the short-circuit current of the element.

[比較例3]
陽極バッファ層103に導電性高分子であるPEDOT:PSSを用いた他は実施例3と同様にして素子を作製した。具体的には、陽極バッファ層103は比較例1と同様に作製した。
[Comparative Example 3]
A device was fabricated in the same manner as in Example 3 except that PEDOT: PSS which is a conductive polymer was used for the anode buffer layer 103. Specifically, the anode buffer layer 103 was produced in the same manner as in Comparative Example 1.

このように作製された光電変換素子に、分光した単色光(450nm)を照射して、電圧−電流特性を測定した。その結果、この波長における外部量子効率は48%であった。   The thus produced photoelectric conversion element was irradiated with spectral monochromatic light (450 nm), and voltage-current characteristics were measured. As a result, the external quantum efficiency at this wavelength was 48%.

以上のように、本発明のベンゾジピロール化合物は光電変換素子材料として利用可能であることがわかった。特に、本発明のベンゾジピロール化合物を含有する陽極バッファ層を有する実施例1〜3の光電変換素子は、従来の陽極バッファ層材料であるPEDOT:PSSを用いた場合と比べて、エネルギー変換効率の点で優れていることがわかった。   As mentioned above, it turned out that the benzodipyrrole compound of this invention can be utilized as a photoelectric conversion element material. In particular, the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 3 having the anode buffer layer containing the benzodipyrrole compound of the present invention have an energy conversion efficiency as compared with the case where PEDOT: PSS which is a conventional anode buffer layer material is used. It was found that this is superior.

101 基板
102 電極
103 バッファ層
104a 活性層(p−層)
104b 活性層(n−層)
104c 活性層(i−層)
105 バッファ層
106 電極
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
11 シール材
12 基材
13 太陽電池モジュール
14 薄膜太陽電池
101 Substrate 102 Electrode 103 Buffer layer 104a Active layer (p-layer)
104b Active layer (n-layer)
104c Active layer (i-layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 105 Buffer layer 106 Electrode 1 Weatherproof protective film 2 Ultraviolet cut film 3,9 Gas barrier film 4,8 Getter material film 5,7 Sealing material 6 Solar cell element 10 Back sheet 11 Sealing material 12 Base material 13 Solar cell module 14 Thin film Solar cell

Claims (6)

一対の電極と、該電極間に存在する活性層とを有する光電変換素子であって、
前記活性層と前記電極の一方との間に、下記一般式(I)で表されるベンゾジピロール化合物を含有する層を有することを特徴とする光電変換素子。
Figure 2013187419
(式(I)中、XとXとの一方は置換基Rを有する窒素原子であり、他方は置換基Arを有する炭素原子であり、R〜Rはそれぞれ独立に1価の有機基を表し、Ar〜Arはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族基を表す。)
A photoelectric conversion element having a pair of electrodes and an active layer present between the electrodes,
A photoelectric conversion element comprising a layer containing a benzodipyrrole compound represented by the following general formula (I) between the active layer and one of the electrodes.
Figure 2013187419
(In formula (I), one of X 1 and X 2 is a nitrogen atom having substituent R 2 , the other is a carbon atom having substituent Ar 3 , and R 1 to R 4 are each independently 1. A valent organic group, and Ar 1 to Ar 4 each independently represents an aromatic group which may have a substituent.)
前記ベンゾジピロール化合物を含有する層は、前記電極の一方である陽極と前記活性層との間に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the layer containing the benzodipyrrole compound is provided between an anode that is one of the electrodes and the active layer. 前記ベンゾジピロール化合物を含有する層がさらに電子受容性化合物を含有することを特徴とする、請求項2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the layer containing the benzodipyrrole compound further contains an electron accepting compound. 前記電子受容性化合物の電子親和力が4eV以上7eV以下であることを特徴とする、請求項3に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein an electron affinity of the electron-accepting compound is 4 eV or more and 7 eV or less. 太陽電池であることを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載の光電変換素子。   It is a solar cell, The photoelectric conversion element of any one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 請求項5に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする、太陽電池モジュール。   A solar cell module comprising the photoelectric conversion element according to claim 5.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160078138A (en) * 2014-12-24 2016-07-04 주식회사 두산 Organic compound and organic electroluminescent device comprising the same
JP2019046935A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 三菱ケミカル株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
CN111162170A (en) * 2018-11-08 2020-05-15 杭州纤纳光电科技有限公司 Perovskite thin film doped with ultraviolet absorber, preparation method and solar cell
CN111430550A (en) * 2020-03-26 2020-07-17 杭州纤纳光电科技有限公司 Perovskite battery component with ultraviolet protection layer and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045229A (en) * 2008-08-13 2010-02-25 Japan Science & Technology Agency Organic electroluminescent element using benzopyrrole compound
WO2010120393A2 (en) * 2009-01-12 2010-10-21 The Regents Of The University Of Michigan Enhancement of organic photovoltaic cell open circuit voltage using electron/hole blocking exciton blocking layers
US20110253944A1 (en) * 2008-12-23 2011-10-20 Luminano Co., Ltd. Novel organic semiconductor compound, method for preparing same, and organic semiconductor composition, and organic semiconductor thin film and element containing the same
JP2012023407A (en) * 2011-10-28 2012-02-02 Dainippon Printing Co Ltd Organic thin-film solar cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045229A (en) * 2008-08-13 2010-02-25 Japan Science & Technology Agency Organic electroluminescent element using benzopyrrole compound
US20110253944A1 (en) * 2008-12-23 2011-10-20 Luminano Co., Ltd. Novel organic semiconductor compound, method for preparing same, and organic semiconductor composition, and organic semiconductor thin film and element containing the same
WO2010120393A2 (en) * 2009-01-12 2010-10-21 The Regents Of The University Of Michigan Enhancement of organic photovoltaic cell open circuit voltage using electron/hole blocking exciton blocking layers
JP2012023407A (en) * 2011-10-28 2012-02-02 Dainippon Printing Co Ltd Organic thin-film solar cell

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6016005487; 横井優季: '多置換ベンゾジピロールの合成法開発と正孔注入材料への応用' 日本化学会講演予稿集 第89春季年会 II, 20090313, 第860頁 *
JPN7016000337; Jegadesan SUBBIAH: 'MoO3/poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-[4-(3-methylpropyl)]-diphenylamine) double-interlayer effect on p' APPLIED PHYSICS LETTERS Volume 96, Issue 6, 20100208, Pages 063303-1 - 063303-3 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160078138A (en) * 2014-12-24 2016-07-04 주식회사 두산 Organic compound and organic electroluminescent device comprising the same
KR102282804B1 (en) * 2014-12-24 2021-07-29 솔루스첨단소재 주식회사 Organic compound and organic electroluminescent device comprising the same
JP2019046935A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 三菱ケミカル株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
JP7083441B2 (en) 2017-08-31 2022-06-13 三菱ケミカル株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
JP2022100405A (en) * 2017-08-31 2022-07-05 三菱ケミカル株式会社 Hole transport material and hole transport material-forming composition
JP7429893B2 (en) 2017-08-31 2024-02-09 三菱ケミカル株式会社 Coating liquid for hole extraction layer and hole extraction layer
CN111162170A (en) * 2018-11-08 2020-05-15 杭州纤纳光电科技有限公司 Perovskite thin film doped with ultraviolet absorber, preparation method and solar cell
CN111162170B (en) * 2018-11-08 2022-05-03 杭州纤纳光电科技有限公司 Perovskite thin film doped with ultraviolet absorber, preparation method and solar cell
CN111430550A (en) * 2020-03-26 2020-07-17 杭州纤纳光电科技有限公司 Perovskite battery component with ultraviolet protection layer and preparation method thereof

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